Пособие по применению СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности». Смолин И.М., Полетаев Н.Л., Гордиенко Д.М., Шебеко Ю.Н., Смирнов Е.В. (ФГБУ ВНИИПО МЧС России)

ПОСОБИЕ

ПО ПРИМЕНЕНИЮ СП 12.13130.2009«ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАТЕГОРИЙ ПОМЕЩЕНИЙ, ЗДАНИЙ И НАРУЖНЫХ

УСТАНОВОК ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ»

Авторы: И.М. Смолин, Н.Л. Полетаев, Д.М. Гордиенко, Ю.Н. Шебеко, Е.В. Смирнов (ФГБУ ВНИИПО МЧС России).

Пособие разработано в связи с утверждением и введением в действие приказом МЧС России от 25.03.2009 г. № 182 СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».

Приведены порядок определения и упрощенные методы расчета параметров взрывопожарной опасности и категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, порядок определения категорий наружных установок по пожарной опасности, сведения о пожаровзрывоопасных и физико-химических свойствах широко применяемых легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, горючих газов, горючих пылей и твердых горючих веществ и материалов. Представлены примеры расчетов категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности конкретных объектов.

Пособие предназначено для практического использования организациями, занимающимися вопросами категорирования производственных и складских помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В связи с утверждением и введением в действие приказом МЧС России от 25.03.2009 г. № 182 СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности» возникла необходимость переработки ранее действовавшего Пособия по применению НПБ 105-95 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности».

Актуальность переработки Пособия по применению НПБ 105-95 определялась введением категорирования наружных установок по пожарной опасности и методов расчета критериев пожарной опасности наружных установок в НПБ 105-03 и в дальнейшем в СП 12.13130.2009, внесением Изменения № 1 к СП 12.13130.2009, уточняющего расчетный метод определения категории помещения В4 и расчетный метод определения горизонтальных размеров зон, ограничивающих газо- и паровоздушные смеси с концентрацией горючего выше нижнего концентрационного предела распространения пламени, введением в СП 12.13130.2009 расчетного метода определения массы паров, нагретых до температуры кипения легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, и обращениями граждан и организаций по вопросам определения категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности, касающимися положений НПБ 105-03, СП 12.13130.2009 и Пособия по применению НПБ 105-95.

Значительная часть предложений и замечаний относилась к пожеланиям включить в документ порядок определения и упрощенные методы расчета параметров взрывопожарной опасности и категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, порядок определения категорий наружных установок по пожарной опасности, сведения о пожаровзрывоопасных и физико-химических свойствах широко применяемых легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), горючих жидкостей (ГЖ), горючих газов (ГГ), горючих пылей и твердых горючих веществ и материалов, а также примеры расчетов категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности конкретных объектов. Материалы такого рода являются предметом рассмотрения настоящего методического документа, содержащего подробные разъяснения по практическому использованию расчетных методов определения категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.

В Пособии приведены порядок определения и упрощенные методы расчета параметров взрывопожарной опасности и категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности, порядок определения категорий наружных установок по пожарной опасности, сведения о пожаровзрывоопасных свойствах широко применяемых горючих веществ и материалов и типовые примеры расчетов категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности конкретных объектов.Пособие рассматривает расчетные методы определения категорий помещений (А, Б, В1 - В4, Г, Д), зданий (А, Б, В, Г, Д) и наружных установок (АН, БН, ВН, ГН, ДН) по взрывопожарной и пожарной опасности, в которых находятся (обращаются) горючие газы, легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, горючие пыли и твердые горючие вещества и материалы.

Последовательность и порядок проведения необходимых вычислений, выбор исходных данных, обоснование расчетного варианта с учетом особенностей технологических процессов производства отражены в типовых примерах расчетов категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.

Данные, необходимые для проведения указанных выше расчетов, представлены в прил. 1 - 4.

2. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРОЩЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА

ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ

2.1. В соответствии с положениями приложения А [1] определяется масса горючего газа (ГГ) m (кг), вышедшего в результате расчетной аварии в помещение.

2.2. Согласно химической формуле ГГ [2; приложение 1] определяется значение стехиометрического коэффициента кислорода в реакции сгорания по формуле (А.3) [1].

2.3. Стехиометрическая концентрация ГГ Cст (% об.) рассчитывается по формуле (А.3) [1].

2.4. В соответствии с [3] определяется абсолютная максимальная температура воздуха для данной климатической зоны, соответствующая расчетной температуре tр (°C) в рассматриваемом помещении.

2.5. Из справочных данных [2; приложение 1] определяется молярная масса M (кг·кмоль-1) ГГ и удельная теплота сгорания Hт (Дж·кг-1).

2.6. Плотность ГГ (кг·м-3) рассчитывается по формуле (А.2) [1].

2.7. Согласно п. А.1.4 [1] определяется свободный объем помещения Vсв (м3).

2.8. Избыточное давление взрыва (кПа) для ГГ, указанных в п. А.2.1 [1], кроме водорода, при значении Z = 0,5 определяется по формуле

. (1)

2.9. Для водорода, метана, этана, пропана и бутана избыточное давление взрыва (кПа) согласно п. А.2.1 [1] может быть определено по формулам:

- для водорода (Z = 1,0)

; (2)

- для метана (Z = 0,5)

; (3)

- для этана (Z = 0,5)

; (4)

- для пропана (Z = 0,5)

; (5)

- для бутана (Z = 0,5)

. (6)

2.10. Избыточное давление взрыва (кПа) для ГГ, указанных в п. А.2.2 [1], кроме водорода, при значении Z = 0,5 определяется по формуле

. (7)

2.11. Для водорода, метана, этана, пропана и бутана избыточное давление взрыва (кПа), согласно п. А.2.2 [1], может быть определено по формулам:

- для водорода (Z = 1,0)

; (8)

- для метана (Z = 0,5)

; (9)

для этана (Z = 0,5)

; (10)

- для пропана (Z = 0,5)

; (11)

- для бутана (Z = 0,5)

. (12)

2.12. Определяется категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности на основании полученного значения избыточного давления взрыва (кПа). Если , то помещение относится к взрывопожароопасной категории А. Если , то помещение не относится к взрывопожароопасной категории А и дальнейшее определение категории помещения в зависимости от пожароопасных свойств и количества обращающихся в помещении веществ и материалов осуществляется в соответствии с требованиями п. 5.2 [1].

3. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРОЩЕННЫЕ

МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ

ЛЕГКОВОСПЛАМЕНЯЮЩИХСЯ И ГОРЮЧИХ ЖИДКОСТЕЙ

3.1. Согласно пп. 2.1 - 2.7 разд. 2 настоящего Пособия определяются значения соответствующих параметров для легковоспламеняющихся (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ).

3.2. Из справочной литературы [2] находятся значения констант Антуана A, B и Cа и расчетным путем определяется значение давления насыщенного пара Pн (кПа) по формуле

.

3.3. Интенсивность испарения ЛВЖ и ГЖ W (кг·с-1·м-2), указанных в п. А.2.7 [1], может быть рассчитана по формуле (А.13) [1].

3.4. По табл. А.2 [1] выбирается значение коэффициента . При отсутствии аварийной вентиляции или постоянно работающей общеобменной вентиляции в помещении значение коэффициента принимается равным 1,0. При наличии аварийной или постоянно работающей общеобменной вентиляции в помещении, удовлетворяющей требованиям п. А.2.3 [1], определяется скорость воздушного потока в помещении U = A·L, где A - кратность воздухообмена аварийной вентиляции (с-1) и L - длина помещения, м. Исходя из значений U и tр определяется значение коэффициента .

3.5. Определяется значение молярной массы ЛВЖ и ГЖ M (кг·кмоль-1) [2; приложения 1, 2]. По формуле (А.13) [1] рассчитывается значение интенсивности испарения ЛВЖ и ГЖ W (кг·с-1·м-2).

3.6. По п. А.2.5 [1] рассчитывается масса паров ЛВЖ и ГЖ m (кг), поступивших в помещение.

3.7. Избыточное давление взрыва (кПа) для ЛВЖ и ГЖ, указанных в п. А.2.1 [1], при значении Z = 0,3 определяется по формуле

. (13)

3.8. Для дизельного топлива зимнего, бензина АИ-93 зимнего, гексана, м-ксилола, толуола, диэтилового эфира, ацетона и этилового спирта избыточное давление взрыва (кПа) согласно п. А.2.1 [1] при значении Z = 0,3 может быть определено по формулам:

- для дизельного топлива зимнего

; (14)

- для бензина АИ-93 зимнего

; (15)

- для гексана; (16)

- для м-ксилола

; (17)

- для толуола

; (18)

- для диэтилового эфира (при tр < tкип = 34,5 °C - температура кипения диэтилового эфира):

; (19)

- для ацетона

; (20)

- для этилового спирта

. (21)

3.9. Избыточное давление взрыва (кПа) для ЛВЖ и ГЖ, указанных в п. А.2.2 [1], при значении Z = 0,3 определяется по формуле

. (22)

3.10. Для м-ксилола, гексана, бензина АИ-93 зимнего, дизельного топлива зимнего, толуола, диэтилового эфира, ацетона и этилового спирта избыточное давление взрыва (кПа) согласно п. А.2.2 [1] при значении Z = 0,3 может быть определено по формулам:

- для м-ксилола

; (23)

- для гексана; (24)

- для бензина АИ-93 зимнего

; (25)

- для дизельного топлива зимнего

; (26)

- для толуола

; (27)

- для диэтилового эфира (при tр < tкип = 34,5 °C - температура кипения диэтилового эфира)

; (28)

- для ацетона

; (29)

- для этилового спирта

. (30)

3.11. Для ацетона и бензина АИ-93 зимнего избыточное давление взрыва (кПа) согласно п. А.2.1 [1] в зависимости от параметра (mж - масса поступившей в помещение ЛВЖ) при значении Z = 0,3, при условии полного испарения с поверхности разлива (менее площади помещения), температуре tр = 45 °C и отсутствии подвижности воздуха в помещении может быть рассчитано при указанных условиях и для различных значений температуры tр по формулам:

- для ацетона:

; (31)

; (32)

; (33)

; (34)

; (35)

; (36)

- для бензина АИ-93 зимнего:

; (37)

; (38)

; (39)

; (40)

; (41)

. (42)

3.12. Определяется категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности на основании полученного значения избыточного давления взрыва (кПа). Если , то помещение относится к взрывопожароопасной категории А (Б). Если , то помещение не относится к взрывопожароопасной категории А (Б) и дальнейшее определение категории помещения в зависимости от пожароопасных свойств и количества обращающихся в помещении веществ и материалов осуществляется в соответствии с требованиями п. 5.2 [1].

4. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ И УПРОЩЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА

ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ГОРЮЧИХ ПЫЛЕЙ

4.1. В соответствии с положениями приложения А [1] определяется масса взвешенной в объеме помещения горючей пыли m (кг), образовавшейся в результате аварийной ситуации.

4.2. Избыточное давление взрыва (кПа) для горючих пылей согласно п. А.2.2 [1] при значении Z = 0,5 определяется по формуле

, (43)

где Hт - теплота сгорания вещества, МДж·кг-1.

4.3. Расчет стехиометрической концентрации твердого горючего с известной химической брутто-формулой, включающей, например, атомы C, H, N, O, P, Al в воздухе, производится на основе химического уравнения окисления данного вещества воздухом с брутто-формулой (O2 + 3,77N2) до следующих соответствующих продуктов взаимодействия: CO2, H2O, N2, P2O5, Al2O3 и др. Перечень упомянутых продуктов взаимодействия атомов можно найти в книге В.Т. Монахова [4].

Для твердого вещества с неизвестной химической брутто-формулой величину стехиометрической концентрации можно определить экспериментально, например, в стандартных опытах по определению теплоты сгорания, где потребуется дополнительно измерить уменьшение массы кислорода в камере для сжигания в атмосфере кислорода пробной навески данного вещества : , где MO ~= 0,24 кг·м-3 - масса кислорода в 1 м3 воздуха нормального состава при комнатной температуре.4.4. Определяется категория помещения по взрывопожарной и пожарной опасности на основании полученного значения величины избыточного давления взрыва (кПа). Если , то помещение относится к взрывопожароопасной категории Б. Если , то помещение не относится к взрывопожароопасной категории Б и дальнейшее определение категории помещения в зависимости от пожароопасных свойств и количеств обращающихся в помещении веществ и материалов осуществляется в соответствии с требованиями п. 5.2 [1].

5. ТИПОВЫЕ ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ КАТЕГОРИЙ ПОМЕЩЕНИЙ

И ЗДАНИЙ ПО ВЗРЫВОПОЖАРНОЙ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ

5.1. Помещения с горючими газами

Пример 1

1. Исходные данные.

1.1. Аккумуляторное помещение объемом Vп = 27,2 м3 оборудуется аккумуляторными батареями СК-4 из 12 аккумуляторов и СК-1 из 13 аккумуляторов.

1.2. Максимальная абсолютная температура воздуха согласно [3] в районе строительства 38 °C (г. Екатеринбург).

1.3. Обоснование расчетного варианта наиболее неблагоприятного в отношении взрыва периода.

1.3.1. При расчете избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта принимается наиболее неблагоприятный в отношении взрыва период, связанный с формовкой и зарядом полностью разряженных батарей с напряжением более 2,3 В на элемент и наибольшим значением зарядного тока, превышающим в четыре раза максимальный зарядный ток.

1.3.2. Происходит заряд аккумуляторных батарей с максимальной номинальной емкостью (А·ч). Количество одновременно заряжаемых батарей устанавливается в зависимости от эксплуатационных условий, мощности и напряжения внешнего источника тока. Продолжительность поступления водорода в помещение соответствует конечному периоду заряда при обильном газовыделении и принимается равной 1 ч (T = 3600 с).

1.3.3. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура наружного воздуха в населенном пункте (климатической зоне) согласно СНиП 23-01-99* [3].

1.4. Расчет поступающего в помещение водорода при заряде аккумуляторных батарей.

1.4.1. Масса водорода, выделившегося в одном элементе при установившемся динамическом равновесии между силой зарядного тока и количеством выделяемого газа, составляет:

,

где F = 9,65·104 А·с·моль-1 - постоянная Фарадея; A - атомная единица массы водорода, равная 1 а.е.м = 1·10-3 кг·моль-1; Z = 1 - валентность водорода; I - сила зарядного тока, А; T - расчетное время заряда, с.

1.4.2. Объем водорода, поступающего в помещение при заряде нескольких батарей, м3, можно определить по формуле

,

где - плотность водорода при расчетной температуре воздуха, кг·м-3; Ii - максимальный зарядный ток i-й батареи, А; ni - количество аккумуляторов i-й батареи.

Плотность водорода определяется по формуле

,

где M - масса одного киломоля водорода, равная 2 кг·кмоль-1; V0 - объем киломоля газа при нормальных условиях, равный 22,413 м3·кмоль-1; - коэффициент температурного расширения газа; tр - расчетная температура воздуха, °C.

Максимальная сила зарядного тока принимается по ГОСТ 825-73 «Аккумуляторы свинцовые для стационарных установок».

1.5. Стехиометрическая концентрация водорода Cст рассчитывается по формуле А.3 [1]:

;

.

1.6. Плотность водорода при расчетной температуре воздуха будет равна:

.

1.7. Объем водорода, поступающего в аккумуляторное помещение при зарядке двух батарей СК-4 и СК-1, составит:

.

1.8. Свободный объем аккумуляторного помещения составит:

Vсв = 0,8·Vп = 0,8·27,2 = 21,76 м3.

2. Избыточное давление взрыва водорода в аккумуляторном помещении согласно формуле (2) Пособия будет равно:

.

Так как расчетное избыточное давление взрыва более 5 кПа, то аккумуляторное помещение следует относить к категории А.

3. Расчет избыточного давления взрыва водорода в аккумуляторном помещении с учетом работы аварийной вентиляции или постоянно работающей общеобменной вентиляции, отвечающей требованиям п. А.2.3 [1] (продолжительность поступления водорода в объем помещения T = 3600 с).

3.1. При кратности воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, равной 8 ч-1, объем водорода, поступающего в помещение, составит:.

Избыточное давление взрыва при этом будет равно:

.

3.2. При оборудовании аккумуляторного помещения аварийной вентиляцией или постоянно работающей вентиляцией с кратностью воздухообмена A = 8 ч-1, отвечающей требованиям п. А.2.3 [1], СП 7.13130.2009 [5] и ПУЭ [6], допускается не относить аккумуляторное помещение к категории А.

Согласно п. 5.2 и табл. 1 [1] при расчетном давлении взрыва, не превышающем 5 кПа, аккумуляторное помещение следует относить к категории В1 - В4 в зависимости от пожарной нагрузки, находящейся в аккумуляторном помещении.

Пример 2

1. Исходные данные.

1.1. Пост диагностики автотранспортного предприятия для грузовых автомобилей, работающих на сжатом природном газе. Объем помещения Vп = 300 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8·Vп = 0,8·300 = 240 м3. Объем баллона со сжатым природным газом V = 50 л = 0,05 м3. Давление в баллоне P1 = 2·104 кПа.

1.2. Основной компонент сжатого природного газа - метан (98% (об.). Молярная масса метана M = 16,04 кг·кмоль-1.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного баллона со сжатым природным газом и поступление его в объем помещения. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Москва) согласно СНиП 23-01-99* [3] tр = 37 °C.

Плотность метана при tр = 37 °C составит:

.

3. Масса поступившего в помещение при расчетной аварии метана m определяется по формулам (А.6) и (А.7) [1]:

Vа = 0,01·2·104·0,05 = 10 м3;

m = 10·0,6301 = 6,301 кг.

4. Избыточное давление взрыва , определенное по формуле (9) Пособия, составит:

.

5. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение поста диагностики относится к категории А.

Пример 3

1. Исходные данные.

1.1. Помещение участка наращивания кремния. Наращивание поликристалла кремния осуществляется методом восстановления тетрахлорида кремния в атмосфере водорода на двух установках с давлением в их реакторах P1 = 200 кПа. Водород подается к установкам от коллектора, расположенного за пределами участка, по трубопроводу из нержавеющей стали диаметром d = 0,02 м (радиусом r = 0,01 м) под давлением P2 = 300 кПа. Суммарная длина трубопровода от автоматической задвижки с электроприводом, расположенной за пределами участка, до установок составляет L1 = 15 м. Объем реактора V = 0,09 м3. Температура раскаленных поверхностей реактора t = 1200 °C. Время автоматического отключения по паспортным данным Tа = 3 с. Расход газа в трубопроводе q = 0,06 м3·с-1. Размеры помещения L x S x H = 15,81 x 15,81 x 6 м. Объем помещения Vп = 1500 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8·1500 = 1200 м3. Площадь помещения F = 250 м2.

1.2. Молярная масса водорода M = 2,016 кг·кмоль-1. Нижний концентрационный предел распространения пламени водорода CНКПР = 4,1% (об.). Стехиометрическая концентрация водорода Cст = 29,24% (об.). Максимальное давление взрыва водорода Pmax = 730 кПа. Тетрахлорид кремния - негорючее вещество. Образующиеся в результате химической реакции вещества - негорючие.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного реактора и выход из него и подводящего трубопровода водорода в объем помещения. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Воронеж) согласно [3] tр = 41 °C. Плотность водорода при tр = 41 °C . Расчетное время отключения трубопровода по п. А.1.2 в) [1] Tа = 120 с.

3. Масса поступившего в помещение при расчетной аварии водорода m определяется по формулам (А.6) - (А.10) [1]:

Vа = 0,01·200·0,09 = 0,18 м3;

V1т = 0,06·120 = 7,2 м3;

V2т = 0,01·3,14·300·0,012·15 = 0,014 м3;

Vт = 7,2 + 0,014 = 7,214 м3;

m = (0,18 + 7,214)·0,0782 = 0,5782 кг.

4. Коэффициент участия водорода во взрыве Z определяется в соответствии с приложением Д [1].

4.1. Средняя концентрация водорода Cср в помещении составит:

;

Cср = 0,62% (об.) < 0,5·CНКПР = 0,5·4,1 = 2,05% (об.).

Следовательно, можно определить значение коэффициента участия водорода во взрыве Z расчетным методом.

4.2. Значение предэкспоненциального множителя C0 составит:

.

4.3. Расстояния XНКПР, YНКПР и ZНКПР составят:

;

.

4.4. Расчетное значение коэффициента участия водорода во взрыве Z будет равно:

.

5. Избыточное давление взрыва согласно формуле (А.1) [1] составит:

.

6. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа. Помещение участка наращивания кремния не относится к категории А. Согласно п. 5.2 и табл. 1 [1] при расчетном давлении взрыва, не превышающем 5 кПа, данное помещение следует относить к категории В1 - В4 в зависимости от пожарной нагрузки, находящейся в помещении участка наращивания кремния.

5.2. Помещения с легковоспламеняющимися жидкостями

Пример 4

1. Исходные данные.

1.1. Помещение складирования ацетона. В помещении хранится десять бочек с объемом ацетона в каждой по Vа = 80 л = 0,08 м3. Размеры помещения L x S x H = 12 x 6 x 6 м. Объем помещения Vп = 432 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8·432 = 345,6 м3. Площадь помещения F = 72 м2.

1.2. Молярная масса ацетона M = 58,08 кг·кмоль-1. Константы уравнения Антуана: A = 6,37551; B = 1281,721; Cа = 237,088. Химическая формула ацетона C3H6O. Плотность ацетона (жидкости) . Температура вспышки ацетона tвсп = -18 °C.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одной бочки и разлив ацетона по полу помещения, исходя из условия, что 1 л ацетона разливается на 1 м2 пола помещения. За расчетную температуру принимается абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Мурманск) согласно [3] tр = 32 °C.

3. Определение параметров взрывопожарной опасности проводим в соответствии с требованиями [1] и данного Пособия.

3.1. По формуле (А.2) [1] определяется значение плотности паров ацетона при расчетной температуре tр = 32 °C:

.

3.2. Согласно Пособию определяется значение давления насыщенных паров ацетона Pн = 40,95·кПа (, откуда расчетное значение Pн = 40,95 кПа).

3.3. По формуле (А.13) [1] определяется значение интенсивности испарения ацетона

.

4. Расчетная площадь разлива содержимого одной бочки ацетона составляет:

Fи = 1,0·Vа = 1,0·80 = 80 м2.

Поскольку площадь помещения F = 72 м2 меньше рассчитанной площади разлива ацетона Fи = 80 м2, то окончательно принимаем Fи = F = 72 м2.

5. Масса паров ацетона, поступивших в помещение, m рассчитывается по формуле (А.12) [1]:

m = 3,1208·10-4·72·3600 = 80,891 кг.

В этом случае испарится только масса разлившегося из бочки ацетона и .

6. Избыточное давление взрыва согласно формуле (20) Пособия будет равно:

.

7. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение складирования ацетона относится к категории А.

Пример 5

1. Исходные данные.

1.1. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки. В помещении находится топливный бак с объемом дизельного топлива марки «З» (ГОСТ 305-82) Vа = 6,3 м3. Размеры помещения L x S x H = 4,0 x 4,0 x 3,6 м. Объем помещения Vп = 57,6 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8·57,6 = 46,08 м3. Площадь помещения F = 16 м2. Суммарная длина трубопроводов диаметром d1 = 57 мм = 0,057 м (r1 = 0,0285 м), ограниченная задвижками (ручными), установленными на подводящем и отводящем участках трубопроводов, составляет L1 = 10 м. Расход дизельного топлива в трубопроводах q = 1,5 л·с-1 = 0,0015 м3·с-1.

1.2. Молярная масса дизельного топлива марки «З» M = 172,3 кг·кмоль-1. Брутто-формула C12,343 H23,889. Плотность жидкости при температуре t = 25 °C . Константы уравнения Антуана: A = 5,07828; B = 1255,73; Cа = 199,523. Температура вспышки tвсп > 40 °C. Теплота сгорания . Нижний концентрационный предел распространения пламени CНКПР = 0,6% (об.).

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация топливного бака и выход из него и подводящих и отводящих трубопроводов дизельного топлива в объем помещения. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Благовещенск) согласно [3] tр = 41 °C. Плотность паров дизельного топлива при tр = 41 °C . Расчетное время отключения трубопроводов по п. А.1.2 [1] Tа = 300 с, длительность испарения по п. А.1.2 е) [1] T = 3600 с.

3. Объем Vж и площадь разлива Fи поступившего при расчетной аварии дизельного топлива определяются в соответствии с положениями п. А.1.2 [1]:

Fи = 1,0·6776 = 6776 м2.

Поскольку площадь помещения F = 16 м2 меньше рассчитанной площади разлива дизельного топлива Fи = 6776 м2, то окончательно принимаем Fи = F = 16 м2.

4. Определяем давление насыщенных паров дизельного топлива Pн при расчетной температуре tр = 41 °C:

;

Pн = 0,72 кПа.

5. Интенсивность испарения W дизельного топлива составит:

.

6. Масса паров дизельного топлива, поступивших в помещение, m будет равна:

m = 9,45·10-6·16·3600 = 0,5443 кг.

7. Определение коэффициента участия паров дизельного топлива во взрыве Z проводим в соответствии с приложением Д [1].

7.1. Средняя концентрация паров дизельного топлива Cср в помещении составит:

;

Cср = 0,18% (об.) < 0,5·CНКПР = 0,5·0,6 = 0,3% (об.).

Следовательно, можно определить значение коэффициента участия паров дизельного топлива во взрыве Z расчетным методом.

7.2. Значение Cн будет равно:

.

7.3. Значение стехиометрической концентрации паров дизельного топлива Cст согласно формуле (А.3) [1], исходя из химической брутто-формулы дизельного топлива, составит:

;

.

7.4. Значение параметра C* будет равно:

C* = 1,9·1,12 = 2,13% (об.).

7.5. Поскольку Cн = 0,71% < C* = 2,13% (об.), то рассчитываем значение параметра X:

.

7.6. Согласно рис. Д.1 приложения Д [1] при значении X = 0,33 определяем значение коэффициента участия паров дизельного топлива во взрыве Z = 0.

8. Избыточное давление взрыва согласно формуле (А.1) [1] составит:

.

9. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки не относится к категориям А или Б. Согласно п. Б.2 и табл. Б.1 [1] проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 - В4.

10. В соответствии с п. Б.2 [1] определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:

;

;

S = F = 16 м2;

.

11. Удельная пожарная нагрузка более 2200 МДж·м-2. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки согласно табл. Б.1 [1] относится к категории В1.

Пример 6

1. Исходные данные.

1.1. Помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха. В помещении находятся два бака для покрытия лаком БТ-99 полюсных катушек способом окунания с подводящими и отводящими трубопроводами. Размеры помещения L x S x H = 32 x 10 x 8 м. Объем помещения Vп = 2560 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8·2560 = 2048 м3. Площадь помещения F = 320 м2. Объем каждого бака Vап = 0,5 м3. Степень заполнения бака лаком . Объем лака в баке . Длина и диаметр подводящего (напорного) трубопровода между баком и насосом L1 = 10 м и d1 = 25 мм = 0,025 м соответственно. Длина и диаметр отводящего трубопровода между задвижкой и баком L2 = 10 м и d2 = 40 мм = 0,04 м соответственно. Производительность насоса q = 6,5·10-5 м3·с-1. Время отключения насоса Tа = 300 с. В каждый бак попеременно загружается и выгружается единовременно по 10 шт. полюсных катушек, размещаемых в корзине. Открытое зеркало испарения каждого бака Fемк = 1,54 м2. Общая поверхность 10 шт. свежеокрашенных полюсных катушек Fсв.окр = 6,28 м2.

1.2. В лаке БТ-99 (ГОСТ 8017-74) в виде растворителей содержится 46% (масс.) ксилола и 2% (масс.) уайт-спирита. В общей массе растворителей содержится ксилола и уайт-спирита. Плотность лака БТ-99 . Молярная масса ксилола M = 106,17 кг·кмоль-1, уайт-спирита M = 147,3 кг·кмоль-1. Химическая формула ксилола C8H10, уайт-спирита C10,5H21,0. Плотность жидкости ксилола , уайт-спирита . Температура вспышки ксилола tвсп = 29 °C, уайт-спирита tвсп = 33 °C. Нижний концентрационный предел распространения пламени ксилола CНКПР = 1,1% (об.), уайт-спирита CНКПР = 0,7% (об.). Теплота сгорания ксилола , уайт-спирита . Константы уравнения Антуана для ксилола A = 6,17972; B = 1 478,16; Cа = 220,535; для уайт-спирита A = 7,13623; B = 2218,3; Cа = 273,15.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного бака с лаком для покрытия полюсных катушек способом окунания и утечка лака из напорного и отводящего трубопроводов при работающем насосе с последующим разливом лака на пол помещения. Происходит испарение ксилола и уайт-спирита с поверхности разлившегося лака, а также с открытой поверхности второго бака и с поверхности выгружаемых покрытых лаком полюсных катушек (10 шт.). За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Москва) согласно [3] tр = 37 °C. Плотность паров при tр = 37 °C:

;

.

Расчетное время отключения трубопроводов и насоса по п. А.1.2 в) [1] Tа = 300 с, длительность испарения по п. А.1.2 е) [1] T = 3600 с.

3. Объем Vж, площадь разлива Fр поступившего в помещение при расчетной аварии лака и площадь испарения Fи определяются в соответствии с положениями п. А.1.2 [1]:

Fр = 0,5·487 = 243,5 м2;

Fи = Fр + Fемк + Fсв.окр = 243,5 + 1,54 + 6,28 = 251,3 м2.

4. Определяем давление насыщенных паров Pн ксилола и уайт-спирита при расчетной температуре tр = 37 °C:

- для ксилола

;

Pн = 2,755 кПа;

- для уайт-спирита

;

Pн = 0,964 кПа.

5. Интенсивность испарения W растворителя составит:

- по ксилолу

;

- по уайт-спириту

.

6. В соответствии с положениями п. А.2.5 [1] определяем массу паров, поступивших в помещение, m по наиболее опасному компоненту - ксилолу:

m = 2,8387·10-5·251,3·3600 = 25,6812 кг.

7. Определение коэффициента участия паров растворителя во взрыве Z проводим в соответствии с приложением Д [1], принимая значения расчетных параметров по ксилолу либо уайт-спириту, наиболее опасные в отношении последствий взрыва.

7.1. Средняя концентрация Cср паров растворителя в помещении составит:

;

Cср = 0,30% (об.) < 0,5·CНКПР = 0,5·0,7 = 0,35% (об.).

Следовательно, можно определить значение коэффициента участия паров растворителя во взрыве Z расчетным методом.

7.2. Значение Cн будет равно:

.

7.3. Значение C0 будет равно:

.

7.4. Расстояния XНКПР, YНКПР, ZНКПР составят:

;

;

.

7.5. Коэффициент участия паров растворителя во взрыве Z согласно формуле (Д.2) приложения Д [1] составит:

.

8. Значение стехиометрической концентрации Cст согласно формуле (А.3) [1] составит:

- для ксилола

;

;

- для уайт-спирита

;

.

9. Избыточное давление взрыва согласно формуле (А.1) [1] составит:

.

10. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха относится к категории Б.

11. Расчет избыточного давления взрыва в помещении сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха с учетом работы аварийной вентиляции или постоянно работающей общеобменной вентиляции, удовлетворяющей требованиям п. А.2.3 [1]. Рассматривается случай при кратности обмена аварийной вентиляции A = 6 ч-1.

11.1. При кратности воздухообмена, создаваемого аварийной вентиляцией, равной A = 6 ч-1 = 1,6667·10-3·с-1, согласно п. 3.4 Пособия скорость движения воздуха в помещении составит:

U = A·L = 1,6667·10-3·32 = 0,05 м·с-1.

11.2. Интенсивность испарения W растворителя (по ксилолу) при скорости воздушного потока в помещении U = 0,05 м·с-1 (с некоторым запасом коэффициент в соответствии с табл. А.2 [1]) будет равна:

.

11.3. Масса поступивших в помещение паров растворителя (по ксилолу) mи составит:

mи = 4,5420·10-5·251,3·3600 = 41,0906 кг.

11.4. Масса находящихся в помещении паров растворителя m при учете работы аварийной вентиляции или постоянно работающей общеобменной вентиляции, удовлетворяющей требованиям п. А.2.3 [1], будет равна:

.

11.5. Средняя концентрация Cср паров растворителя в помещении составит:

;

Cср = 0,07% (об.) < 0,5·CНКПР = 0,5·0,7 = 0,35% (об.).

Следовательно, можно определить значение коэффициента участия паров растворителя во взрыве Z расчетным методом.

11.6. Значение C0 будет равно:

.

11.7. Расстояния XНКПР, YНКПР, ZНКПР составят:

;

;

.

Значения XНКПР, YНКПР, ZНКПР согласно приложению Д [1] принимаются равными 0, поскольку логарифмы указанных в формулах сомножителей дают отрицательные значения. Следовательно, согласно формуле (Д.1) приложения Д [1] коэффициент участия паров растворителя также равен Z = 0. Подставляя в формулу (А.1) [1] значение коэффициента Z = 0, получим избыточное давление взрыва .

11.8. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, следовательно, помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха при оснащении его аварийной вентиляцией или постоянно работающей общеобменной вентиляцией, удовлетворяющей требованиям п. А.2.3 [1], с кратностью воздухообмена A = 6 ч-1 не относится к категории А или Б. Согласно п. Б.2 и табл. Б1 [1] проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 - В4.

11.9. В соответствии с п. Б.2 [1] определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:

;

;

S = 2·Fемк = 1,54·2 = 3,08 м2(согласно п. Б.2 [1] принимаем S = 10 м2);

.

11.10. Удельная пожарная нагрузка более 2200 МДж·м-2. Помещение сушильно-пропиточного отделения электромашинного цеха при оснащении его аварийной вентиляцией или постоянно работающей общеобменной вентиляцией, удовлетворяющей требованиям п. А.2.3 [1], с кратностью воздухообмена A = 6 ч-1 согласно табл. Б.1 [1] относится к категории В1.

5.3. Помещения с нагретыми легковоспламеняющимися

и горючими жидкостями

Пример 7

1. Исходные данные.

1.1. Помещение приемной емкости охлажденного гексана установки экстракции пропиточного масла. В помещении расположена емкость с объемом гексана Vа = 40 л = 0,04 м3, насосы горячей воды. Размеры помещения L x S x H = 12 x 6 x 6 м. Объем помещения Vп = 432 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8·432 = 345,6 м3. Площадь помещения F = 72 м2. Температура гексана в емкости охлажденного гексана Tа = 50 °C = 323,2 К. Суммарный объем гексана, истекающего из подводящих и отводящих трубопроводов при аварийной ситуации, составляет Vтр = 1 л = 0,001 м3.

1.2. Молярная масса гексана M = 86,177 кг·кмоль-1. Константы уравнения Антуана: A = 5,99517; B = 1166,274; Cа = 223,661. Химическая формула гексана C6H14. Плотность гексана (жидкости) при температуре жидкости tж = 50 °C . Средняя теплоемкость гексана в интервале температур Cж = 2514 Дж·кг-1·К-1. Температура вспышки гексана tвсп = -23 °C. Температура кипения гексана tк = 68,74 °C.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация приемной емкости и выход из нее и подводящих и отводящих трубопроводов гексана в объем помещения. За расчетную температуру принимается температура нагрева гексана в приемной емкости tр,2 = 50 °C. Максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Москва) согласно [3] tр,1 = 37 °C.

3. Определение параметров взрывопожарной опасности проводим с использованием [1] и данного Пособия.

3.1. Плотность паров гексана (формула А.2 [1]) составит:;

.

3.2. Давление насыщенных паров гексана при температурах tр,1 = 37 °C и tр,2 = 50 °C составит соответственно (п. 3.2 Пособия):

;

Pн,1 = 33,18 кПа;

;

Pн,2 = 54,13 кПа.

3.3. Удельная теплота испарения гексана Lисп (Дж·кг-1) при температуре tр,2 = 50 °C рассчитывается по формуле (А.15) [1]:

3.4. Объем гексана, вышедшего в помещение, Vг (м3) составит:

Vг = Vа + Vтр = 0,04 + 0,001 = 0,041 м3.

3.5. Масса вышедшего в помещение гексана mп (кг) составит:

.

3.6. Расчетная площадь разлившегося гексана Fи (м2) составит:

Fи = 1,0·Vг = 1,0·41 = 41 м2.

4. Для определения массы m1 (кг) паров гексана, испарившихся при охлаждении разлившейся жидкости от tр,2 = 50 °C до tр,1 = 37 °C, воспользуемся формулой (А.14) [1]:

.

5. Интенсивность испарения W (кг·м-2·с-1) гексана при расчетной температуре tр,1 = 37 °C определяем согласно формуле (А.13) [1]:

.

6. Масса m2 (кг) паров гексана, испарившихся с поверхности разлива при расчетной температуре tр,1 = 37 °C, согласно формуле (А.12) [1] составит:

m2 = 3,0802·10-4·41·3600 = 45,464 кг.

7. Суммарная масса испарившегося гексана составит:

m = m1 + m2 = 1,808 + 45,464 = 47,272 кг.

Поскольку mп = 25,904 < m = 47,272 кг, то принимаем, что масса вышедшего при аварийной разгерметизации приемной емкости гексана испаряется полностью, т.е. m = mп = 25,904 кг.

8. Избыточное давление взрыва согласно формуле (16) Пособия будет равно:

.

9. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение приемной емкости охлажденного гексана относится к категории А.

Пример 8

1. Исходные данные.

1.1. Помещение насосной диметилформамида (ДМФА). В помещении расположены три насоса, откачивающих ДМФА из расположенного вне пределов помещения сборника, в который ДМФА отбирается из отгонного куба низа ректификационной колонны при температуре T1 = 130 °C = 403,2 К. Температура нагретого ДМФА в сборнике Tа = 110 °C = 383,2 К. Производительность одного насоса q = 1 м3·ч-1 = 2,78 x 10-4 м3·с-1 = 0,278 л·с-1. На подводящих и отводящих трубопроводах насосов за пределами помещения установлены автоматические задвижки (время отключения ). Объем ДМФА в отводящих и подводящих трубопроводах с учетом объема ДМФА в насосе для одного насоса составляет Vтр = 0,02 м3 = 20 л. Размеры помещения L x S x H = 18 x 6 x 6 м. Площадь помещения F = 108 м2. Объем помещения Vп = 648 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8·648 = 518,4 м3.

1.2. Молярная масса ДМФА M = 73,1 кг·кмоль-1. Константы уравнения Антуана: A = 6,15939; B = 1482,985; Cа = 204,342. Химическая формула ДМФА C3H7ON. Стехиометрическая концентрация ДМФА Cст = 4,64% (об.). Плотность жидкости ДМФА при t = 25 °C (с запасом для t = 110 °C при расчетах). Теплоемкость ДМФА принимаем с запасом для расчетов по гексану Cж = 2514 Дж·кг-1·К-1 (пример 7 Пособия). Температура вспышки ДМФА tвсп = 53 °C. Температура кипения ДМФА tк = 153 °C. Теплоту сгорания принимаем с запасом для расчетов по гексану (приложение 1 Пособия).

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация одного насоса и выход из него и подводящих и отводящих трубопроводов ДМФА в объем помещения. За расчетную температуру принимается температура нагрева ДМФА в сборнике tр,2 = 110 °C. Максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Москва) согласно [3] tр,1 = 37 °C.

3. Определение параметров взрывопожарной опасности проводим в соответствии с требованиями [1] и данного Пособия.

3.1. Плотность паров ДМФА при tр,1 = 37 °C составит:

;

при tр,2 = 110 °C

.

3.2. Давление насыщенных паров ДМФА при температуре tр,2 = 110 °C составит соответственно (п. 3.2 Пособия):

;

Pн = 27,65 кПа.

3.3. Удельная теплота испарения Lисп (Дж·кг-1) ДМФА при температуре tр,2 = 110 °C рассчитывается по формуле (А.15) [1]:

3.4. Объем Vд (м3) ДМФА, вышедшего в помещение, и площадь разлива жидкости Fр (м2) составит:

;

Fр = 1,0·Vд = 1,0·53,4 = 53,4 м2.

3.5. Масса вышедшего в помещение ДМФА mп (кг) составит:

.

4. Масса m (кг) паров ДМФА, образующихся при испарении нагретой жидкости ДМФА, определяется по формуле (А.14) [1]:

.

5. Избыточное давление взрыва согласно формуле (13) Пособия составит:

.

6. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа. Помещение насосной диметилформамида не относится к категориям А или Б. Согласно п. Б.2 и табл. Б.1 [1] проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 - В4.

7. В соответствии с п. Б.2 [1] определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:

;

G = 3·mп = 3·50,73 = 152,2 кг;

;

S = 3·Fр = 3·53,4 = 160,2 м2.

Поскольку F < Fр, принимаем S = F = 108 м2.

8. Удельная пожарная нагрузка менее 180 МДж·м-2, но площадь размещения пожарной нагрузки более 10 м2. В соответствии с табл. Б.1 [1] помещение насосной диметилформамида относится к категории В3.5.4. Помещения с горючими пылямиПример 9

1. Исходные данные.

1.1. Производственное помещение, где осуществляется фасовка пакетов с сухим растворимым напитком, имеет следующие габариты: высота - 8 м, длина - 30 м, ширина - 10 м. Свободный объем помещения составляет Vсв = 0,8·8·30·10 = 1920 м3. В помещении расположен смеситель, представляющий собой цилиндрическую емкость со встроенным шнекообразным устройством равномерного перемешивания порошкообразных компонентов напитка, загружаемых через расположенное сверху входное отверстие. Единовременная загрузка дисперсного материала в смеситель составляет mап = m = 300 кг. Основным компонентом порошкообразной смеси является сахар (более 95% (масс.), который представляет наибольшую пожаровзрывоопасность. Подготовленная в смесителе порошкообразная смесь подается в аппараты фасовки, где производится дозирование (по 30 г) сухого напитка в полиэтиленовые упаковки. Значительное количество пылеобразного материала в смесителе и частая пылеуборка в помещении позволяет при обосновании расчетного варианта аварии пренебречь пылеотложениями на полу, стенах и других поверхностях.

1.2. Расчет категории помещения производится по сахарной пыли, которая представлена в подавляющем количестве по отношению к другим компонентам сухого напитка. Теплота сгорания пыли Hт = 16477 кДж·кг-1 = 1,65·107 Дж·кг-1. Распределение пыли по дисперсности представлено в таблице.

Фракция пыли, мкм<= 100 мкм <= 200 мкм <= 500 мкм <= 1 000 мкм

Массовая доля, % (масс.) 5 10 40 100

Критический размер частиц взрывоопасной взвеси сахарной пыли d* = 200 мкм.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

Поскольку в помещении не обращаются горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °C, а также вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, данное помещение не относится к категории А.

В соответствии с п. 5.2 [1] следует рассмотреть возможность отнесения данного помещения к категории Б. Поскольку в помещении обращаются только горючие пыли, для проверки возможности отнесения данного помещения к категории Б следует рассмотреть аварию, сопровождающуюся образованием облака горючей пыли, и произвести расчет избыточного давления взрыва.

Аварийная ситуация, которая сопровождается наибольшим выбросом горючего материала в объем помещения, связана с разгерметизацией смесителя, как емкости, содержащей наибольшее количество горючего материала. Процесс разгерметизации может быть связан со взрывом взвеси в смесителе: в процессе перемешивания в объеме смесителя создается взрывоопасная смесь горючего порошка с воздухом, зажигание которой возможно разрядом статического электричества или посторонним металлическим предметом, попавшим в аппарат при загрузке исходных компонентов; затирание примесного материала между шнеком и корпусом смесителя приводит к его разогреву до температур, достаточных для зажигания пылевоздушной смеси. Взрыв пыли в объеме смесителя вызывает ее выброс в объем помещения и вторичный взрыв. Отнесение помещения к категории Б зависит от величины расчетного избыточного давления взрыва.

3. Расчет избыточного давления взрыва производится по формуле (А.4) [1], где коэффициент участия пыли во взрыве Z рассчитывается по формуле (А.16) [1] (для d* <= 200 мкм F = 10% = 0,1) и составляет:

Z = 0,5·F = 0,5·0,1 = 0,05.

Отсюда получаем:

.

4. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, помещение фасовки пакетов с сухим растворимым напитком относится к категории Б.

Пример 10

1. Исходные данные.

1.1. Складское помещение мукомольного комбината для хранения муки в мешках по 50 кг. Свободный объем помещения Vсв = 1000 м3. Ежесменная пылеуборка в помещении позволяет пренебречь пылеотложениями на полу, стенах и других поверхностях (mвз = 0). Размещение мешков производится вручную складскими работниками. Максимальная высота подъема мешка не превышает 2 м.

1.2. Единственным взрывопожароопасным веществом в помещении является мука: мелкодисперсный продукт (размер частиц менее 100 мкм). Теплота сгорания Hт = 1,8·107 Дж·кг-1. Критический размер частиц взрывоопасной взвеси мучной пыли d* = 250 мкм.

1.3. Сведения, необходимые для определения стехиометрической концентрации мучной пыли в воздухе при нормальных условиях (атмосферное давление 101,3 кПа, температура 20 °C), могут задаваться одним из трех способов:

1) прямым указанием величины: ;

2) указанием сведений о брутто-формуле химического состава вещества, например, в виде CУHВOКNА. В таком случае расчет производится на основе химического уравнения окисления данного вещества воздухом до соответствующих продуктов взаимодействия (CO2, H2O и N2) - по формуле

.

При наличии в брутто-формуле вещества других атомов, например S, P, Al, и т.д., в расчете должны учитываться дополнительные продукты окисления: SO3, P2O5, Al2O3 и т.д.;

3) результатами экспериментального измерения убыли массы кислорода в камере, где произведено выжигание пробной массы исследуемого вещества в атмосфере кислорода (например, в установке для определения теплоты сгорания вещества по ГОСТ 21261-91).

В этом случае расчет производится по формуле

,

где MO - масса кислорода в 1 м3 воздуха; допускается принимать MO = 0,24 кг·м-3.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

Поскольку в помещении не обращаются горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °C, а также вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, данное помещение не относится к категории А.

В соответствии с п. 5.2 [1] следует рассмотреть возможность отнесения данного помещения к категории Б. Поскольку в нем обращаются только горючие пыли, для проверки возможности отнесения данного помещения к категории Б следует рассмотреть аварию, сопровождающуюся образованием облака горючей пыли, и произвести расчет избыточного давления взрыва.

Аварийная ситуация с образованием пылевоздушного облака может быть связана с разрывом тары (одного из мешков с мукой), в результате которого его содержимое (mав = 50 кг), поступая в помещение с максимально возможной высоты (H = 2 м), образует взрывоопасную взвесь. С определенным запасом надежности примем объем образующегося при этом пылевоздушного облака равным объему конуса, имеющего высоту H и радиус основания также равный H. В этом случае объем аварийного облака составит:

.

3. Коэффициент участия пыли во взрыве Z рассчитывается по формуле (А.16) [1] и составляет:

Z = 0,5·F = 0,5·1 = 0,5.

4. Расчетную массу взвешенной в объеме помещения пыли m (кг), образовавшейся в результате аварийной ситуации, определяют по формуле (А.17) [1]:

.

Поскольку mвз + mав = 0 + 50 = 50 кг; , следует принять m = 4,2 кг.

Для надежного выполнения расчета целесообразно объяснить физический смысл использованной здесь формулы (А.17) [1]. Избыточное давление воздуха в помещении при горении взвеси объясняется тепловыделением реакции окисления дисперсного горючего кислородом воздуха. Поэтому в окончательном расчете давления взрыва присутствует общая масса сгоревшей в пылевоздушном облаке пыли m и теплотворная характеристика выгорания единичного количества пыли Hт. Понятно, что масса m не может превысить общую массу пыли в этом облаке (mвз + mав), которая записана в верхней строке формулы (А.17) [1]. Но масса m может быть меньше (mвз + mав). Последнее происходит в случае горения пылевоздушных облаков, обогащенных горючим, когда для полного выгорания пыли в таком облаке не хватает кислорода воздуха. Для подобных «богатых» смесей масса выгорающей пыли будет ограничена содержанием кислорода в облаке, а потому не должна превосходить величину , представленную в нижней строке формулы (А.17) [1]. Добавим, что поправка (1/Z) к указанной величине обусловлена спецификой расчета , куда масса сгоревшей пыли фактически входит в виде комплекса m·Z.

5. Определение избыточного давления взрыва производится по формуле (А.4) [1]:

.

6. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, следовательно, рассматриваемое помещение мукомольного комбината для хранения муки не относится к категории Б и его следует относить к категории В1 - В4 в зависимости от пожарной нагрузки, находящейся в этом помещении.

5.5. Помещения с горючими жидкостями

При определении категории помещений в нижеприведенных примерах учитываются следующие положения [1]:

- в качестве расчетного выбирается наиболее неблагоприятный вариант аварии, при котором участвует аппарат, имеющий наибольшую пожарную нагрузку (пп. А.1.1, Б.1 [1]);- площадь пожарной нагрузки определяется с учетом особенностей технологии, под площадью пожарной нагрузки понимается площадь поверхности зеркала ГЖ в аппарате, площадь разлива ГЖ из аппарата, ограниченная бортиками, поддонами, площадь, занимаемая оборудованием, сливными емкостями и т.п.

Пример 11

Цех разделения, компрессии воздуха и компрессии продуктов разделения воздуха. Машинное отделение. В помещении находятся горючие вещества (турбинные, индустриальные и другие масла с температурой вспышки выше 61 °C), которые обращаются в центробежных и поршневых компрессорах. Количество масла в компрессоре составляет 15 кг. Количество компрессоров 5. Температура нагрева масел в компрессорах менее температур их вспышек.

Определим категорию помещения для случая, когда количество масла в каждом из компрессоров составляет 15 кг, а другая пожарная нагрузка отсутствует.

В соответствии с п. Б.2 [1] пожарная нагрузка определяется из соотношения

,

где Gi - количество i-го материала пожарной нагрузки, кг; - низшая теплота сгорания i-го материала пожарной нагрузки, МДж·кг-1.

Низшая теплота сгорания для турбинного масла составляет 41,87 МДж·кг-1. Пожарная нагрузка будет равна:

Q = 15·41,87 = 628 МДж.

Согласно технологическим условиям площадь размещения пожарной нагрузки составляет 6 - 8 м2. В соответствии с п. Б.2 [1] принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S = 10 м2. Удельная пожарная нагрузка составит:

.

В соответствии с табл. Б.1 [1] помещения с данной удельной пожарной нагрузкой могут быть отнесены к категории В4 (g <= 180 МДж·м-2) при условии, что способ ее размещения удовлетворяет необходимым требованиям, изложенным в приложении Б [1].

Для пожарной нагрузки, состоящей из ЛВЖ и ГЖ, расстояния между участками разлива пожарной нагрузки должны быть больше предельных.

В помещении минимальное расстояние от поверхности пожарной нагрузки до нижнего пояса ферм H составляет около 9 м. При этих условиях (H < 11 м) предельное расстояние lпр должно удовлетворять неравенству

lпр >= 26 - H или при H = 9 м lпр >= 17 м.

Поскольку данное условие для машинного отделения не выполняется (расстояния между агрегатами не более 6 м), то помещение машинного отделения согласно табл. Б.1 [1] относится к категории В3.

Пример 12

Определим категорию помещения для другого случая, когда количество масла в одном из компрессоров (имеющем наибольшее количество масла) составляет 1200 кг.

В соответствии с п. Б.2 [1] пожарная нагрузка будет равна:

Q = 1200·41,87 = 50244 МДж.

Согласно технологическим условиям площадь размещения пожарной нагрузки будет составлять 30 м2. В соответствии с п. Б.2 [1] принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S = 30 м2. Удельная пожарная нагрузка составит:

.

В соответствии с табл. Б.1 [1] помещения с данной удельной пожарной нагрузкой могут быть отнесены к категории В2 при условии, что способ ее размещения удовлетворяет необходимым требованиям, изложенным в приложении Б [1].

В данном помещении минимальное расстояние H от поверхности пожарной нагрузки до покрытия составляет около 6,5 м.

Определим, выполняется ли условие

Q >= 0,64·g·H2.

После подстановки численных значений получим:

0,64·g·H2 = 0,64·2200·6,52 = 59488 МДж.

Так как Q = 50244 МДж и условие Q >= 59488 МДж не выполняется, то помещение машинного отделения согласно табл. Б.1 [1] относится к категории В2.

Пример 13

Определим категорию помещения, приведенного в примере 11, для другого случая, когда количество масла в одном из компрессоров (имеющем наибольшее количество масла) составляет 1200 кг.

В соответствии с п. Б.2 [1] пожарная нагрузка будет равна:

Q = 1200·41,87 = 50244 МДж.

Согласно технологическим условиям площадь размещения пожарной нагрузки составляет 26 м2. В соответствии с п. Б.2 [1] принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S = 26 м2. Удельная пожарная нагрузка составит:

.

В соответствии с табл. Б.1 [1] помещения с данной удельной пожарной нагрузкой могут быть отнесены к категории В2 при условии, что способ ее размещения удовлетворяет необходимым требованиям, изложенным в приложении Б [1].

В данном помещении минимальное расстояние H от поверхности пожарной нагрузки до покрытия составляет около 9 м.

Определим, выполняется ли условие

Q >= 0,64·g·H2.

После подстановки численных значений получим:

0,64·g·H2 = 0,64·2200·92 = 114048 МДж.

Так как Q = 50244 МДж и условие Q >= 114048 МДж не выполняется, то согласно табл. Б.1 [1] помещение машинного отделения относится к категории В2.

Пример 14

Определим категорию того же помещения (пример 13) для случая, когда количество масла в одном из компрессоров (имеющем наибольшее количество масла) составляет 7000 кг.

В соответствии с п. Б.2 [1] пожарная нагрузка будет равна:

Q = 7000·41,87 = 293090 МДж.

Согласно технологическим условиям площадь размещения пожарной нагрузки составляет 130 м2. В соответствии с п. Б.2 [1] принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S = 130 м2. Удельная пожарная нагрузка составит:

.

В соответствии с табл. Б.1 [1] помещение машинного отделения с данной удельной пожарной нагрузкой относится к категории В1.

5.6. Помещения с твердыми горючими веществами и материалами

Пример 15

Складское здание. Представляет собой многостеллажный склад, в котором предусмотрено хранение на металлических стеллажах негорючих материалов в картонных коробках. В каждом из десяти рядов стеллажей имеется десять ярусов, шестнадцать отсеков, в которых хранятся по три картонных коробки весом 1 кг каждая. Верхняя отметка хранения картонной тары на стеллажах составляет 5 м, а высота нижнего пояса до отметки пола 7,2 м. Длина стеллажа составляет 48 м, ширина 1,2 м, расстояние между рядами стеллажей - 2,8 м.

Согласно исходным данным площадь размещения пожарной нагрузки в каждом ряду составляет 57,6 м2.

Определим полное количество горючего материала (картон) в каждом ряду стеллажей:

10 ярусов x 16 отсеков x 3 коробки x 1 кг = 480 кг.

Низшая теплота сгорания для картона составляет 13,4 МДж·кг-1. Пожарная нагрузка будет равна:

Q = 480·13,4 = 6432 МДж.

Удельная пожарная нагрузка составит:

.

Это значение удельной пожарной нагрузки соответствует категории В4. Однако площадь размещения пожарной нагрузки превышает 10 м2. Поэтому к категории В4 данное помещение не относится. В соответствии с табл. Б.1 [1] помещение складского здания относится к категории В3.

Пример 16

Производственная лаборатория. В помещении лаборатории находятся: шкаф вытяжной химический, стол для микроаналитических весов, два стула. В лаборатории можно выделить один участок площадью 10 м2, на котором расположены стол и два стула, изготовленные из дерева. Общая масса древесины на этом участке составляет около 47 кг.

Низшая теплота сгорания для древесины составляет 13,8 МДж·кг-1. Пожарная нагрузка будет равна:

Q = 13,8·47 = 648,6 МДж.

Площадь размещения пожарной нагрузки составляет 2,5 м2. В соответствии с п. Б.2 [1] принимаем площадь размещения пожарной нагрузки S = 10 м2. Удельная пожарная нагрузка составит:

.

В соответствии с табл. Б.1 [1] помещение производственной лаборатории с данной удельной пожарной нагрузкой относится к категории В4.

Поскольку в помещении лаборатории нет других участков с пожарной нагрузкой, то согласно табл. Б.1 и п. Б.2 [1] проверка помещения производственной лаборатории на принадлежность к категории В3 не производится.

Пример 17

Помещение гаража. Основную пожарную нагрузку автомобиля составляет резина, топливо, смазочные масла, искусственные полимерные материалы. Среднее значение количества этих материалов для грузового автомобиля следующее: резина - 118,4 кг, дизельное топливо - 120 кг, смазочные масла - 18 кг, пенополиуретан - 4 кг, полиэтилен - 1,8 кг, полихлорвинил - 2,6 кг, картон - 2,5 кг, искусственная кожа - 9 кг. Общая масса горючих материалов 276,3 кг. Как показано выше в примере 5, для дизельного топлива , т.е. помещение не относится к категории А или Б.

Низшая теплота сгорания составляет: смазочное масло - 41,87 МДж·кг-1, резина - 33,52 МДж·кг-1, дизельное топливо - 43,59 МДж·кг-1, пенополиуретан - 24,3 МДж·кг-1, полиэтилен - 47,14 МДж·кг-1, полихлорвинил - 14,31 МДж·кг-1, картон - 13,4 МДж·кг-1, искусственная кожа - 17,76 МДж·кг-1. Пожарная нагрузка будет равна:

Q = 18·41,87 + 118,4·33,52 + 120·43,59 + 4·24,3 + 1,8 x

x 47,14 + 2,5·13,4 + 9·17,76 + 2,6·14,31 = 10365,8 МДж.

Минимальное расстояние H от поверхности пожарной нагрузки до покрытия составляет 6 м. Площадь размещения пожарной нагрузки S = 10 м2. Удельная пожарная нагрузка составит:

.

В соответствии с табл. Б.2 [1] помещение с данной удельной пожарной нагрузкой относится к категории В3.

Определим, выполняется ли условие п. Б.2 [1]

Q >= 0,64·g·H2.

После подстановки численных значений получим:

0,64·g·H2 = 0,64·1400·62 = 32256 МДж.

Так как Q = 10365,8 МДж и условие Q >= 32256 МДж не выполняется, помещение гаража относится к категории В3.

5.7. Помещения с горючими газами,

легковоспламеняющимися жидкостями, горючими жидкостями,

пылями, твердыми веществами и материалами

Пример 18

1. Исходные данные.

1.1. Помещение малярно-сдаточного цеха тракторосборочного корпуса. В помещении цеха производится окрашивание и сушка окрашенных тракторов на двух конвейерных линиях. В сушильных камерах в качестве топлива используется природный газ. Избыток краски из окрасочных камер смывается водой в коагуляционный бассейн, из которого после отделения от воды краска удаляется по трубопроводу за пределы помещения для дальнейшей ее утилизации.

1.2. Используемые вещества и материалы:

- природный газ метан (содержание 99,2% (об.);

- грунт ГФ-0119, ГОСТ 23343-78;

- эмаль МЛ-152, ГОСТ 18099-78;

- сольвент, ГОСТ 10214-78 или ГОСТ 1928-79 (наиболее опасный компонент в составе растворителей грунта и эмали).

1.3. Физико-химические свойства веществ и материалов [2].

Молярная масса, кг·кмоль-1:

- метана ;

- сольвента .

Расчетная температура tр, °C:

- в помещении tп = 39 [3];

- в сушильной камере tк = 80.

Плотность жидкости, кг·м-3:

- сольвента .

Плотность газов и паров, кг·м-3:

- метана ;

- сольвента ; .

Парциальное давление насыщенных паров при температуре 39 °C [2], кПа:

- сольвента ;

.

Интенсивность испарения при 39 °C, кг·м-2·с-1:

- сольвента .

1.4. Пожароопасные свойства [2].

Температура вспышки, °C:

- сольвента tвсп = 21.

Нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПР), % (об.):

- метана ;

- сольвента .

Стехиометрическая концентрация, % (об.):

- метана ;

- сольвента (Cст,с).

1.5. Размеры помещений и параметры технологического процесса.

1.5.1. Общие размеры цеха: L = 264,7 м, S = 30,54 м, H = 15,75 м. Объем помещения Vп = 264,7·30,54·15,75 = 127322,0 м3.

1.5.2. Площадь окрасочного пролета со встроенными помещениями на отметке 0,00: Fобщ = 264,7·30,54 = 8083,94 м2.

1.5.3. Площади встроенных помещений:

- тамбур (ось В/1) F1,встр = 1,75·3,49 = 6,11 м2;

- ПСУ (оси К-К/1) F2,встр = 1,97·6,61 = 13,02 м2;

- помещения (оси Л/3-Р/1) F3,встр = 82,76·6,55 = 542,08 м2;

- помещения (оси У-Х1) F4,встр = 50,04·6,55 = 327,76 м2;

- суммарная площадь встроенных помещений:

Fвстр = F1,встр + F2,встр + F3,встр + F4,встр =

= 6,11 + 13,02 + 542,08 + 327,76 = 888,97 м2.

1.5.4. Площадь окрасочного пролета без встроенных помещений:

Fоп = Fобщ - Fвстр = 8083,94 - 888,97 = 7194,97 м2.

1.5.5. Объем окрасочного пролета с площадью Fоп и высотой H:

Vбвп = 7194,97·15,75 = 113320,78 м3.

1.5.6. Объемы встроенных помещений на отметке 6,500:

- венткамера (отм. 6,500, ось В/1, консоль):

V1,встр = 1,95·27,05·9,25 = 487,91 м3;

- венткамера (отм. 6,500, оси Х/Х1, консоль):

V2,встр = 5,47·23,99·9,25 = 1213,83 м3;

- венткамера (отм. 6,500, оси И/2-К/2):

V3,встр = 23,92·7,27·9,25 - 13,02·9,25 = 1488,12 м3;

- венткамера (отм. 6,500, оси Р/1-У):

V4,встр = 5,43·6,55·9,25 = 328,99 м3;

- венткамера (отм. 6,500, оси П/2-У, консоль):

V5,встр = 0,72·27,0·9,25 = 179,82 м3;

- суммарный объем встроенных помещений:

V1-5,встр = V1,встр + V2,встр + V3,встр +

+ V4,встр + V5,встр = 3698,67 м3.

1.5.7. Объем окрасочного пролета без объема V1-5,встр:

V1 = Vбвп - V1-5,встр = 113320,78 - 3698,67 = 109622,11 м3.

1.5.8. Объемы над встроенными помещениями на отметке 12,030:

- венткамеры (отм. 12,030, оси Л/3-М/1):

V1,пер = 10,5·6,55·3,72 = 255,84 м3;

- помещения (отм. 6,500, оси М/1-М/3):

V2,пер = 6,5·6,55·9,25 = 393,82 м3;

- венткамеры (отм. 12,030, оси М/3-Н/1):

V3,пер = 5,08·6,55·3,72 = 123,78 м3;

- помещения (отм. 7,800, оси Ф-Х):

V4,пер = 23,1·6,55·7,95 - 5,82·2,72·2,82 = 1158,23 м3;

- тамбур (отм. 3,74, ось В/1):

V5,пер = 1,75·3,49·2,26 = 13,80 м3;

- ПСУ (отм. 3,040, оси К-К/1):

V6,пер = 1,97·6,61·2,96 = 38,54 м3;

- общий объем над встроенными помещениями:

V1-6,пер = V1,пер + V2,пер + V3,пер + V4,пер +

+ V5,пер + V6,пер = 1984,01 м3.

1.5.9. Объем бассейна коагуляции на отметке -2,500 и 0,00 (L = 80,5 м, , ):

Vб = (1,90·6,40 + 2,40·5,00 + 1,40·4,00 + 6,40·3,10 + 66,4 xx 2,60 + 2,0·2,50)·2,20 + 76,20·1,00·2,10 = 659,95 м3.1.5.10. Объем помещения окрасочного участка малярно-сдаточного цеха:

Vп = V1 + V1-6,пер + Vб = 109622,11 + 1984,01 + 659,95 =

= 112266,07 м3.

1.5.11. Свободный объем помещения окрасочного участка малярно-сдаточного цеха:

Vсв = 0,8·Vп = 0,8·112266,07 = 89812,86 м3 ~= 89813 м3.

1.5.12. Толщина слоя лакокрасочных материалов:

- грунт ФЛ-03 ;

- эмаль МЛ-152 .

1.5.13. Расход лакокрасочных материалов:

- грунт ФЛ-03К Gг,фл = 3,97 г·м-2·мкм-1;

- эмаль МЛ-152 Gэ = 4,2 г·м-2·мкм-1.

1.5.14. Содержание горючих растворителей в лакокрасочных материалах:

- грунт ФЛ-03К ;

- эмаль МЛ-152 .

1.5.15. Расход растворителя на единицу площади окрашиваемых поверхностей тракторов:

- сольвент (грунт ФЛ-03К) Gрфл = 2,66 г·м-2·мкм-1;

- сольвент (эмаль МЛ-152) Gрэ = 3,276 г·м-2·мкм-1.

1.5.16. Производительность конвейера по площади нанесения лакокрасочных материалов:

- линия окрашивания тракторов в серийном исполнении:

nк,с = 407,3 м2·ч-1 = 6,79 м2·мин-1 = 0,1131 м2·с-1;

- линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении:

nк,э = 101,8 м2·ч-1 = 1,70 м2·мин-1 = 0,0283 м2·с-1.

1.5.17. Производительность конвейера по массе растворителя, содержащегося в нанесенных лакокрасочных материалах:

- нанесение грунта ФЛ-03К (сольвент), окрашивание тракторов в экспортном исполнении:

nр,фл = 101,8·15·2,66·10-3 = 4,0618 кг·ч-1 =

= 0,001128 кг·с-1;

- нанесение эмали МЛ-152 (сольвент), окрашивание тракторов в экспортном исполнении:

nр,э = 101,8·20·3,276·10-3 = 6,6699 кг·ч-1 =

= 0,001853 кг·с-1;

- нанесение эмали МЛ-152 (сольвент), окрашивание тракторов в серийном исполнении:

nр,эс = 407,3·20·3,276·10-3 = 26,6863 кг·ч-1 =

= 0,007413 кг·с-1.

2. Обоснование расчетных вариантов аварии.

2.1. Разгерметизация трубопровода, подающего природный газ в теплогенераторы, при работающем конвейере.

2.1.1. Расход метана в подводящем трубопроводе при давлении :

.

2.1.2. Масса газа , поступающего из трубопроводов диаметром dг = 0,219 м и общей длиной участков трубопроводов Lг = 1152 м, согласно пп. А.1.2 в) и А.2.4 [1] составит:

.

2.1.3. Масса растворителя, испаряющегося с окрашенных изделий, при работающем конвейере за время аварийной ситуации Tа = 3600 с = 1 ч [1] с учетом коэффициента избытка лакокрасочных материалов Kи = 2 составит:

- линия окрашивания тракторов в серийном исполнении, окрашивание эмалью МЛ-152:

mэс = 2·nр,эс·Tа = 2·26,6863·1 = 53,3726 кг;

- линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении, грунтование грунтом ФЛ-03К:

mгэ = 2·nр,фл·Tа = 2·4,0618·1 = 8,1236 кг;

- линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении, окрашивание эмалью МЛ-152:

mээ = 2·nр,э·Tа = 2·6,6699·1 = 13,3398 кг.

2.1.4. Масса растворителя mрб (кг), испаряющегося со свободной поверхности бассейна коагуляции Fбк = 226,84 м2 за время аварийной ситуации Tа = 3600 с [1], составит:

mрб = Wс·Fбк·Tа = 3,1919·10-5·226,84·3600 = 26,0658 кг.

2.2. Разгерметизация красконагнетательного бака при работающем конвейере.

2.2.1. Масса растворителя, поступающего в помещение при аварийной ситуации из красконагнетательного бака Vбк = 60 л = 0,06 м3 и трубопроводов диаметром dбко = dбкп = 0,04 м и длиной (Lбко + Lбкп) = 312 м, составит:

2.2.2. Площадь испарения Fи,бк (м2) с поверхности разлившейся из бака и трубопровода эмали МЛ-152 будет равна:

.

2.2.3. Масса растворителя mрбб (кг), испаряющегося со свободной поверхности бассейна коагуляции и с поверхности разлившейся эмали МЛ-152 из красконагнетательного бака, будет равна:

mрбб = mрб + Wс·Fи,бк·Tа = 26,0658 + 3,1919·10-5·458,6 x

x 3600 = 78,7628 кг.

2.2.4. Масса растворителя mрк (кг), испаряющегося с окрашенных изделий при работающем конвейере (п. 2.1.3), составит:

mрк = mэс + mгэ + mээ = 53,3726 + 8,1236 + 13,3398 =

= 74,836 кг.

2.2.5. Масса паров растворителя mп,р (кг), поступившая в объем помещения при аварийной ситуации, будет равна:

mп,р = mрбб + mрк = 78,7628 + 74,836 = 153,5988 кг.

2.3. Разгерметизация красконагнетательного бака, остановка конвейера.

2.3.1. Масса растворителя mрбб (кг), испаряющегося со свободной поверхности бассейна и с поверхности разлившейся эмали МЛ-152 из красконагнетательного бака (п. 2.2.3).

2.3.2. Площадь окрашиваемых поверхностей, находящихся на технологических линиях окраски тракторов в экспортном и серийном исполнении, и масса растворителя, содержащегося в лакокрасочных материалах, нанесенных на эти поверхности, составят:

- участок нанесения грунта ФЛ-03К, линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении:

Fго = 260 м2;

;

- участок сушки грунта ФЛ-03К, линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении:

Fгс = 227,5 м2;

;

- участок нанесения эмали МЛ-152, линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении:

Fэо = 305,5 м2;

;

- участок сушки эмали МЛ-152, линия окрашивания тракторов в экспортном исполнении:

Fэсэ = 500,5 м2;

;

- участок нанесения эмали МЛ-152, линия окрашивания тракторов в серийном исполнении:

Fэос = 533 м2;

;

- участок сушки эмали МЛ-152, линия окрашивания тракторов в серийном исполнении:

Fэсс = 1092 м2;

.

2.4. Разгерметизация трубопровода, подающего природный газ в теплогенераторы, остановка конвейера.

2.4.1. Масса газа , поступающего из трубопровода (п. 2.1.2).

2.4.2. Масса растворителя, испаряющегося с окрашенных поверхностей и со свободной поверхности (пп. 2.3.2 и 2.1.4).

3. Расчет избыточного давления взрыва для различных вариантов аварийных ситуаций проводится согласно формуле (А.1) [1].

3.1. Разгерметизация трубопровода, подающего природный газ в теплогенераторы, при работающем конвейере:

Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, следовательно, при данном варианте аварийной ситуации помещение малярно-сдаточного цеха не относится к категории А или Б.

3.2. Разгерметизация красконагнетательного бака при работающем конвейере:

Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, следовательно, при данном варианте аварийной ситуации помещение малярно-сдаточного цеха не относится к категории А или Б.

3.3. Разгерметизация красконагнетательного бака, остановка конвейера:

Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа, следовательно, при данном варианте аварийной ситуации помещение малярно-сдаточного цеха не относится к категории А или Б.

3.4. Разгерметизация трубопровода, подающего природный газ в теплогенераторы, остановка конвейера:

Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа, следовательно, при данном варианте аварийной ситуации помещение малярно-сдаточного цеха относится к категории А.

Пример 19

1. Исходные данные.

1.1. Помещение отделения консервации и упаковки станков. В помещении производится обезжиривание поверхностей станков в водном растворе тринатрийфосфата с синтанолом ДС-10, обезжиривание отдельных деталей станков уайт-спиритом и обработка поверхностей станков (промасливание) индустриальным маслом И-50. Размеры помещения L x S x H = 54,0 x 12,0 x 12,7 м. Объем помещения Vп = 8229,6 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8·8229,6 = 6583,7 м3 ~= 6584 м3. Площадь помещения F = 648 м2. Обезжиривание станков раствором тринатрийфосфата (m1 = 20,7 кг) с синтанолом ДС-10 (m2 = 2,36 кг) осуществляется в ванне размером L1 x S1 x H1 = 1,5 x 1,0 x 1,0 м (F1 = 1,5 м2). Отдельные детали станков обезжириваются в вытяжном шкафу размером L2 x S2 x H2 = 1,2 x 0,8 x 2,85 м (F2 = 0,96 м2) уайт-спиритом, который хранится в шкафу в емкости объемом Vа = 3 л = 0,003 м3 (суточная норма). Обработка поверхностей станков производится в ванне с индустриальным маслом И-50 размером L3 x S3 x H3 = 1,15 x 0,9 x 0,72 м (F3 = 1,035 м2, V3 = 0,7452 м3) при температуре t = 140 °C. Масса индустриального масла И-50 в ванне m3 = 538 кг. Рядом с ванной для промасливания станков расположено место для упаковки станков размером L4 x S4 = 6,0 x 4,0 м (F4 = 24,0 м2), на котором находится упаковочная бумага массой m4 = 24 кг и обшивочные доски массой m5 = 1650 кг.

1.2. Тринатрийфосфат - негорючее вещество. Брутто-формула уайт-спирита C10,5H21,0. Молярная масса уайт-спирита M = 147,3 кг·кмоль-1. Константы уравнения Антуана для уайт-спирита: A = 7,13623; B = 2218,3; Cа = 273,15. Температура вспышки уайт-спирита tвсп > 33 °C, индустриального масла И-50 tвсп = 200 °C, синтанола ДС-10 tвсп = 247 °C. Плотность жидкости при температуре t = 25 °C: уайт-спирита , индустриального масла И-50 , синтанола ДС-10 . Теплота сгорания уайт-спирита , индустриального масла И-50 по формуле Басса , упаковочной бумаги , древесины обшивочных досок .

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация емкости с уайт-спиритом. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха в данном районе (г. Вологда) согласно [3] tр = 35 °C. Плотность паров уайт-спирита при tр = 35 °C . Длительность испарения по п. А.1.2 е) [1] T = 3600 с.

3. Объем Vж и площадь разлива Fи поступившего в помещение при расчетной аварии уайт-спирита согласно п. А.1.2. [1] составят:

Vж = Vа = 0,003 м3 = 3 л;

Fи = 1,0·3 = 3 м2.

4. Определяем давление Pн насыщенных паров уайт-спирита при расчетной температуре tр = 35 °C:

;

Pн = 0,87 кПа.

5. Интенсивность испарения W уайт-спирита составит:

.

6. Масса паров уайт-спирита m, поступивших в помещение, будет равна:

m = 1,056·10-5·3·3600 = 0,114 кг.

7. Избыточное давление взрыва согласно формуле (22) Пособия составит:

.

8. Расчетное избыточное давление взрыва не превышает 5 кПа. Помещение отделения консервации и упаковки станков не относится к категории А или Б, Согласно п. Б.2 и табл. Б.1 [1] проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 - В4.

9. В соответствии с п. Б.2 [1] определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:

G3 = m3 = 538 кг, G4 = m4 = 24 кг, G5 = m5 = 1650 кг;

Q = 538·42,744 + 24·13,272 + 1650·20,583 = 57277 МДж;

S = F3 + F4 = 1,035 + 24,0 = 25,035 м2;

.

10. Удельная пожарная нагрузка превышает 2200 МДж·м-2. Помещение отделения консервации и упаковки станков согласно табл. Б.1 [1] относится к категории В1.

Пример 20

1. Исходные данные.

1.1. Помещение первичных и вторичных смесителей, насосов и фильтров. В этом помещении осуществляется приготовление смеси для пропитки гидроизоляционных материалов и производится ее подача насосами в пропиточные ванны производственных линий, находящиеся в другом помещении. В качестве компонентов смеси используются битум БНК 45/190, полипропилен и наполнитель (тальк). Всего в помещении находится 8 смесителей: 6 смесителей объемом Vа = 10 м3 каждый, из которых каждые два заполнены битумом, а один пустой; 2 смесителя объемом Vа = 15 м3 каждый. Все смесители обогреваются диатермическим маслом (аллотерм-1), подаваемым из помещения котельной и имеющим температуру t = 210 °C. Температура битума и смеси в смесителях t = 190 °C. Смесь состоит из битума БНК 45/190 - 8 т, полипропилена - 1 т, талька - 1 т. Полипропилен подается в единичной таре в виде гранул массой m1 = 250 кг. В 1 т гранулированного полипропилена содержится до 0,3 кг пыли. Полипропилен загружается из тары в бункер смесителя объемом Vа = 1 м3. Количество полипропилена в бункере m2 = 400 кг, следовательно, пыли в этом бункере в грануляте содержится m3 = 0,12 кг.

Полипропилен и его сополимеры в процессе переработки при его нагревании выше температуры t = 150 °C могут выделять в воздух летучие продукты термоокислительной деструкции, содержащие органические кислоты, карбонильные соединения, оксид углерода. При этом на 1 т сырья выделяется 1,7 кг газообразных продуктов (в пересчете на уксусную кислоту).

Размеры помещения L x S x H = 24 x 36 x 12 м. Объем помещения Vп = 10368 м3. Свободный объем помещения Vсв = 0,8·10368 = 8294,4 м3. Площадь помещения F = 864 м2.

Производительность насоса с диатермическим маслом (аллотерм-1) n1 = 170 м3·ч-1 = 0,0472 м3·с-1 = 71,5 кг·с-1. Всего в системе циркуляции диатермического масла находится m4 = 15 т масла. Максимальная длина подводящих и отводящих трубопроводов с диатермическим маслом между ручными задвижками и смесителями L1 = 19 м, диаметр d1 = 150 мм = 0,15 м. Производительность насоса, подающего смесь в пропиточную ванну, n2 = 10 м3·ч-1 = 0,00278 м3·с-1 = 2,78 кг·с-1 (по битуму с полипропиленом 2,5 кг·с-1), а отводящего смесь в смесители из ванн n3 = 5 м3·ч-1 = 0,00139 м3·с-1 = 1,39 кг·с-1 (по битуму с полипропиленом 1,25 кг·с-1). Максимальная длина подводящих и отводящих трубопроводов со смесью между ручными задвижками и смесителями L2 = 15 м, диаметр d2 = 150 мм = 0,15 м. Производительность насоса, перекачивающего битум из резервуара, расположенного в другом помещении, в смесители, n4 = 25 м3·ч-1 = 0,007 м3·с-1 = 7 кг·с-1. Максимальная длина подводящего трубопровода между ручной задвижкой и смесителем L3 = 20 м, диаметр d3 = 150 мм = 0,15 м.

По данным технологического регламента с 1 т гранулированного полипропилена при загрузке в смеситель в помещение поступает 30 г (0,03 кг) содержащейся в грануляте пыли. Текущая влажная пылеуборка производится не реже 1 раза в смену, генеральная влажная пылеуборка не реже 1 раза в месяц. Производительность по перерабатываемому полипропилену n5 = 1,65 т·ч-1. Доли выделяющейся в объем помещения пыли, оседающей на труднодоступных и доступных для уборки поверхностях, соответственно и .

1.2. Тальк - негорючее вещество. Температура вспышки битума БНК 45/190 tвсп = 212 °C, аллотерма-1 tвсп = 214 °C. Плотность жидкости битума , аллотерма-1 . Теплота сгорания битума по формуле Басса , аллотерма-1 , полипропилена .

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного из двух вариантов аварии принимается наиболее неблагоприятный по последствиям взрыва. За первый вариант аварии принимается разгерметизация бункера при загрузке полипропилена в смеситель. За второй вариант принимается разгерметизация трубопровода на участке между смесителем и задвижкой перед насосом, перекачивающим смесь из ванны в смеситель.

2.1. Разгерметизация бункера при загрузке полипропилена в смеситель. Расчет проводим в соответствии с пп. А.3.2 - А.3.6.

2.1.1. Интенсивность пылеотложений n6 в помещении при загрузке в бункера смесителей полипропилена из тары по исходным данным составит:

n6 = 0,03·1,65 = 0,0495 кг·ч-1.

2.1.2. Масса пыли M1, выделяющейся в объем помещения за период (30 дней = 720 ч) между генеральными пылеуборками (; ), будет равна:

m1 = 0,0495·720·0,2 = 7,128 кг.

2.1.3. Масса пыли M2, выделяющейся в объем помещения за время (8 ч) между текущими пылеуборками (; ), будет равна:

m2 = 0,0495·8·0,8 = 0,317 кг.

2.1.4. Масса отложившейся в помещении пыли к моменту аварии mп (Kг = 1,0; Kу = 0,7) и масса взвихрившейся пыли mвз (Kвз = 0,9) составят:

;

mвз = 10,636·0,9 = 9,572 кг.

2.1.5. Масса пыли mав, поступившей в помещение в результате аварийной ситуации, будет равна:

mав = m3 = 0,12 кг.

2.1.6. Расчетная масса взвешенной в объеме помещения пыли m, образовавшейся в результате аварийной ситуации, составит:

m = 9,572 + 0,12 = 9,692 кг.

2.2. Разгерметизация трубопровода на участке между смесителем и задвижкой перед насосом, перекачивающим смесь из ванны в смеситель. Расчет проводим в соответствии с п. А.1.2 [1] и исходными данными.

2.2.1. Масса вышедшей из смесителя (Vа = 15 м3) и трубопровода смеси при работающем насосе mсм будет равна (q = n3; Tа = 300 с):

2.2.2. Масса полипропилена mпр в массе mсм составит, при соотношении битума, полипропилена и талька 8:1:1:

.

2.2.3. Масса летучих углеводородов m, выделяющихся при термоокислительной деструкции из полипропилена, входящего в состав разлившейся смеси (из 1 т полипропилена выделяется 1,7 кг газообразных продуктов), будет равна:

m = 0,0017·mпр = 0,0017·1568,2 = 2,7 кг.

3. Избыточное давление взрыва для двух расчетных вариантов аварии определяем по формулам (22) и (43) Пособия.

3.1. Избыточное давление взрыва при аварийной ситуации, связанной с разгерметизацией бункера при загрузке полипропилена в смеситель, составит:.

3.2. Избыточное давление взрыва при аварийной ситуации, связанной с разгерметизацией трубопровода на участке между смесителем и задвижкой перед насосом, перекачивающим смесь из ванны в смеситель, составит:

.

4. Расчетное избыточное давление взрыва для каждого из вариантов аварии не превышает 5 кПа. Помещение первичных и вторичных смесителей, насосов и фильтров не относится к категории А или Б. Согласно п. Б.2 и табл. Б1 [1] проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 - В4.

5. Учитывая, что в помещении находится достаточно большое количество горючих веществ, проведем для упрощения расчет только по битуму и смеси, находящихся в 4 смесителях объемом Vа = 10 м3 каждый и в двух смесителях объемом Vа = 15 м3 каждый. При этом количество циркулирующего диатермического масла не принимается во внимание. Также для упрощения расчет проведем с использованием единой теплоты сгорания для всех компонентов и веществ по битуму, равной .

6. В соответствии с п. Б.2 [1] определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:

G = 4·10·1000 + 2·15·0,9·1000 = 67000 кг;

Q = 67000·41,92 = 2808640 МДж;

S = F = 864 м2;

.

7. Удельная пожарная нагрузка превышает 2200 МДж·м-2. Помещение первичных и вторичных смесителей, насосов и фильтров согласно табл. Б.1 [1] относится к категории В1.

5.8. Примеры расчетов категорий зданий

по взрывопожарной и пожарной опасности

5.8.1. Здания категории АПример 21

1. Исходные данные. Производственное шестиэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 9000 м2. В здании находятся помещения категории А суммарной площадью FА = 400 м2.

2. Определение категории здания.

Суммарная площадь помещений категории А составляет 4,44% и не превышает 5% площади всех помещений здания, но более 200 м2. Согласно п. 6.2 [1] здание относится к категории А.

Пример 22

1. Исходные данные. Производственное трехэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 20000 м2. В здании находятся помещения категории А суммарной площадью FА = 2000 м2. Эти помещения оборудованы установками автоматического пожаротушения.

2. Определение категории здания.

Суммарная площадь помещений категории А, оборудованных установками автоматического пожаротушения, составляет 10% и не превышает 25% площади всех помещений здания, но более 1000 м2. Согласно п. 6.2 [1] здание относится к категории А.

5.8.2. Здания категории БПример 23

1. Исходные данные.

Производственное шестиэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 32000 м2. Площадь помещений категории А составляет FА = 150 м2, категории Б - FБ = 400 м2, суммарная категорий А и Б - FА,Б = 550 м2.

2. Определение категории здания.

Суммарная площадь помещений категории А составляет 0,47% и не превышает 5% площади всех помещений здания и 200 м2. Согласно п. 6.2 [1] здание не относится к категории А. Суммарная площадь помещений категорий А и Б составляет 1,72% и не превышает 5% площади всех помещений здания, но более 200 м2. Согласно п. 6.4 [1] здание относится к категории Б.

Пример 24

1. Исходные данные.

Производственное двухэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 15000 м2. Площадь помещений категории А составляет FА = 800 м2, категории Б - FБ = 600 м2, суммарная категорий А и Б - FА,Б = 1400 м2. Помещения категорий А и Б оборудованы установками автоматического пожаротушения.

2. Определение категории здания.

Суммарная площадь помещений категории А, оборудованных установками автоматического пожаротушения, составляет 5,33% и не превышает 25% площади всех помещений здания и 1000 м2. Согласно п. 6.3 [1] здание не относится к категории А. Суммарная площадь помещений категорий А и Б, оборудованных установками автоматического пожаротушения, составляет 9,33% и не превышает 25% площади всех помещений здания, но более 1000 м2. Согласно пп. 6.4 и 6.5 [1] здание относится к категории Б.

5.8.3. Здания категории ВПример 25

1. Исходные данные.

Производственное восьмиэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 40000 м2. В здании отсутствуют помещения категорий А и Б. Площадь помещений категорий В1 - В3 составляет FВ = 8000 м2.

2. Определение категории здания.

Суммарная площадь помещений категорий В1 - В3 составляет 20% площади всех помещений здания, что более 10%. Согласно п. 6.6 [1] здание относится к категории В.

Пример 26

1. Исходные данные.

Производственное трехэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 12000 м2. Площадь помещений категорий А и Б составляет FА,Б = 180 м2, категорий В1 - В3 - FВ = 5000 м2, суммарная категорий А, Б, В1 - В3 - FА,Б,В = 5180 м2.

2. Определение категории здания.

Суммарная площадь помещений категорий А и Б составляет 1,5% площади всех помещений здания и не превышает 200 м2. Согласно пп. 6.2 и 6.4 здание не относится к категории А или Б. Суммарная площадь помещений категорий А, Б, В1 - В3 составляет 43,17% площади всех помещений здания, что более 5%. Согласно п. 6.6 [1] здание относится к категории В.

Пример 27

1. Исходные данные.

Производственное двухэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 20000 м2. Площадь помещений категорий А и Б составляет FА,Б = 900 м2, категорий В1 - В3 - FВ = 4000 м2, суммарная категорий А, Б, В1 - В3 - FА,Б,В = 4900 м2. Помещения категории А, Б, В1 - В3 оборудованы установками автоматического пожаротушения.

2. Определение категории здания.

Суммарная площадь помещений категорий А и Б, оборудованных установками автоматического пожаротушения, составляет 4,5% и не превышает 25% площади всех помещений здания и 1000 м2. Согласно пп. 6.3 и 6.5 [1] здание не относится к категориям А или Б. Суммарная площадь помещений категорий А, Б, В1 - В3 составляет 24,5% и не превышает 25% площади всех помещений здания, но более 3500 м2. Согласно п. 6.7 [1] здание относится к категории В.

5.8.4. Здания категории Г

Пример 28

1. Исходные данные.

Производственное шестиэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 30000 м2. Помещения категорий А и Б в здании отсутствуют. Площадь помещений категорий В1 - В3 составляет FВ = 1800 м2, категории Г - FГ = 2000 м2, суммарная площадь помещений категорий В1 - В3, Г - FВ,Г = 3800 м2.

2. Определение категории здания.

Суммарная площадь помещений категорий В1 - В3 составляет 6% и не превышает 10% площади всех помещений здания. Согласно п. 6.6 [1] здание не относится к категории В. Суммарная площадь помещений категорий В1 - В3, Г составляет 12,67% площади всех помещений здания, что превышает 5%. Согласно пп. 6.6 и 6.8 [1] здание относится к категории Г.

Пример 29

1. Исходные данные.

Производственное четырехэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 16000 м2. Площадь помещений категорий А и Б составляет FА,Б = 800 м2, помещений категорий В1 - В3 - FВ = 1500 м2, помещений категории Г - FГ = 3000 м2, суммарная категорий А, Б, В1 - В3 - FА,Б,В = 2300 м2, суммарная категорий А, Б, В1 - В3, Г - FА,Б,В,Г = 5300 м2. Помещения категорий А, Б, В1 - В3 оборудованы установками автоматического пожаротушения.

2. Определение категории здания.

Суммарная площадь помещений категорий А и Б, оборудованных установками автоматического пожаротушения, составляет 5% и не превышает 25% площади всех помещений здания и 1000 м2. Согласно пп. 6.3 и 6.5 [1] здание не относится к категории А или Б. Суммарная площадь помещений категорий А, Б, В1 - В3, оборудованных установками автоматического пожаротушения, составляет 14,38% и не превышает 25% площади всех помещений здания и 3500 м2. Согласно п. 6.7 [1] здание не относится к категории В. Суммарная площадь помещений категорий А, Б, В1 - В3, Г, где помещения категорий А, Б, В1 - В3 оборудованы установками автоматического пожаротушения, составляет 31,12% площади всех помещений здания, что более 25% и 5000 м2. Согласно пп. 6.7, 6.8 и 6.9 [1] здание относится к категории Г.

5.8.5. Здания категории ДПример 30

1. Исходные данные.

Производственное одноэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 8000 м2. Площадь помещений категорий А и Б составляет FА,Б = 600 м2, категорий В1 - В3 - FВ = 1000 м2, категории Г - FГ = 200 м2, категорий В4 и Д - FВ4,Д = 6200 м2, суммарная категорий А, Б, В1 - В3 - FА,Б,В = 1600 м2, суммарная категорий А, Б, В1 - В3, Г - FА,Б,В,Г = 1800 м2. Помещения категорий А, Б, В1 - В3 оборудованы установками автоматического пожаротушения.

2. Определение категории здания.

Суммарная площадь помещений категорий А и Б, оборудованных установками автоматического пожаротушения, составляет 7,5% и не превышает 25% площади всех помещений здания и 1000 м2. Согласно пп. 6.3 и 6.5 [1] здание не относится к категории А или Б. Суммарная площадь помещений категорий А, Б, В1 - В3, оборудованных установками автоматического пожаротушения, составляет 20% и не превышает 25% площади всех помещений здания и 3500 м2. Согласно п. 6.7 [1] здание не относится к категории В. Суммарная площадь помещений категорий А, Б, В1 - В3, Г, где помещения категорий А, Б, В1 - В3 оборудованы установками автоматического пожаротушения, составляет 22,5% и не превышает 25% площади всех помещений здания и 5000 м2. Согласно пп. 6.9 и 6.10 [1] здание не относится к категориям А, Б, В и Г. Следовательно, оно относится к категории Д.

Пример 31

1. Исходные данные.

Производственное пятиэтажное здание. Общая площадь помещений здания F = 25000 м2. Помещения категорий А и Б в здании отсутствуют. Площадь помещений категорий В1 - В3 составляет FВ = 1000 м2, категории Г - FГ = 200 м2, категорий В4 и Д - FВ4,Д = 23800 м2, суммарная категорий В1 - В3, Г - FВ,Г = 1200 м2.

2. Определение категории здания.

Суммарная площадь помещений категорий В1 - В3 составляет 4% и не превышает 10% площади всех помещений здания. Согласно п. 6.6 [1] здание не относится к категории В. Суммарная площадь помещений категорий В1 - В3, Г составляет 4,8% и не превышает 5% площади всех помещений здания. Согласно пп. 6.8 и 6.10 [1] здание не относится к категориям А, Б, В и Г. Следовательно, оно относится к категории Д.

Пример 32

1. Исходные данные.

Производственное двухэтажное здание. Общая площадь помещений F = 10000 м2. Помещения категорий А, Б, В1 - В3 и Г отсутствуют. Площадь помещений категории В4 составляет FВ4 = 2000 м2, категории Д - FД = 8000 м2.

2. Определение категории здания.

Согласно п. 6.10 [1] здание относится к категории Д.

6. ТИПОВЫЕ ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ КАТЕГОРИЙ

НАРУЖНЫХ УСТАНОВОК ПО ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ

6.1. Наружные установки с горючими газами

Пример 33

1. Исходные данные.

1.1. Наружная установка. Емкость-сепаратор, расположенная на открытой площадке и предназначенная для отделения факельного газообразного пропилена от возможной влаги. Емкость-сепаратор размещается за ограждением факельной установки на расстоянии L2 = 75 м (длина отводящего трубопровода) от факела и L1 = 700 м (длина подводящего трубопровода) от наружной установки пропиленового холодильного цикла. На участках начала и конца подводящих и отводящих трубопроводов установлены автоматические задвижки (время срабатывания задвижек ). Диаметр подводящего и отводящего трубопроводов dтр1 = dтр2 = 500 мм = 0,5 м. Объем емкости-сепаратора Vа = 50 м3. Давление газа P = P1 = P2 = 2500 кПа, расход газа G = 40000 кг·ч-1 = 11,1111 кг·с-1, температура газа tг = 60 °C.

1.2. Молярная масса пропилена M = 42,08 кг·кмоль-1. Химическая формула C3H6. Удельная теплота сгорания пропилена Qсг = 45604 кДж·кг-1 = 45,604·106 Дж·кг-1. Плотность пропилена при tг = 60 °C составит:

.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва при сгорании смеси горючего газа с воздухом в открытом пространстве принимается разгерметизация трубопроводов или емкости-сепаратора, при которой масса поступившего газа в открытое пространство будет максимальной.

3. Масса m пропилена, поступившего в открытое пространство при расчетной аварии из трубопроводов (m1, m2) или емкости-сепаратора (m3), определяется с учетом формул п. В.1.4 [1]:

Максимальная масса поступившего в открытое пространство при расчетной аварии пропилена составляет m = m1 = 6617,8 кг.

4. Избыточное давление (кПа) взрыва на расстоянии r = 30 м от наружной установки емкости-сепаратора согласно формулам (В.14) и (В.15) [1] составит:

.

5. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка емкости-сепаратора для отделения факельного газообразного пропилена от возможной влаги относится к категории АН.

Пример 34

1. Исходные данные.

1.1. Наружная установка. Изотермическое хранилище этилена (ИХЭ). Изотермический резервуар хранения этилена (ИРЭ) представляет собой двустенный металлический резервуар. Пространство между внутренней и наружной стеной заполнено теплоизоляцией - пористым слоем перлита. Объем резервуара Vр = 10000 м3. Максимальный коэффициент заполнения резервуара . Температура сжиженного этилена Tж = -103 °C = 170,2 К. Давление паров этилена в резервуаре Pр = 103,8 кПа. Резервуар размещен в бетонном обваловании площадью F = 5184 м2 (L = S = 72 м, H = 2,2 м).

При аварийной ситуации в обвалование поступает весь объем сжиженного этилена из резервуара, составляющий с учетом поступившего этилена из подводящих и отводящих трубопроводов до отсечных клапанов Vж = 9850 м3 с массой mж = 5,5948·106 кг.

1.2. Молярная масса этилена M = 28,05 кг·кмоль-1 = 0,02805 кг·моль-1. Удельная теплота сгорания этилена Qсг = 46988 кДж·кг-1 = 46,988·106 Дж·кг-1. Плотность сжиженного этилена при температуре его кипения Tк = -103,7 °C = 169,5 К равна . Максимальная абсолютная температура воздуха и средняя скорость ветра (воздушного потока) в летний период в данном районе (г. Томск) согласно [3] составляют tр = T0 = 36 °C = 309,2 К и U = 3 м·с-1 соответственно. Мольная теплота испарения сжиженного этилена Lисп = 481,62 кДж·кг-1 = 4,8162·105 Дж·кг-1 = 13509,4 Дж·моль-1. Коэффициент теплопроводности бетона , воздуха . Теплоемкость бетона Cтв = 840 Дж·кг-1·К-1. Плотность бетона . Кинематическая вязкость воздуха . Плотность воздуха при tр = 36 °C составит:

.

Плотность газообразного этилена при Tж = -103 °C составит:

.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва при сгорании смеси горючего газа с воздухом в открытом пространстве принимается разгерметизация трубопровода между изотермическим резервуаром хранения этилена и установленными в обваловании отсечными клапанами на подводящих и отводящих трубопроводах и выход сжиженного и газообразного этилена в окружающее пространство с разливом сжиженного этилена внутри обвалования.

3. Масса m1 газообразного этилена, поступившего в открытое пространство при расчетной аварии из ИРЭ, определяется согласно формулам (В.2), (В.3) [1]:

.

4. Удельная масса mуд испарившегося сжиженного этилена за время t = 3600 с из обвалования в соответствии с формулой (В.11) [1] составит:

;

;

Fи = F = 5184 м2;

.

5. Масса m паров (газов) этилена, поступивших при расчетной аварии в окружающее пространство, будет равна:

m = m1 + mуд·Fи = 1044 + 32,95·5184 =

= 1044 + 170813 = 171857 кг.

6. Избыточное давление взрыва на расстоянии r = 30 м от наружной установки ИРЭ согласно формулам (В.14) и (В.15) [1] составит:

.

7. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка изотермического резервуара этилена относится к категории АН.

Пример 35

1. Исходные данные.

Исходные данные аналогичны данным примера 33. Частота разгерметизации емкости под давлением с последующим истечением газа для всех размеров утечек представлена в табл. П.1.1 [7]. Для упрощенного расчета частоту реализации в течение года рассматриваемого сценария аварии для всех размеров утечек принимаем равной Q = 6,2 x 10-5 год-1.

2. В соответствии с расчетами из примера 33 величина избыточного давления взрыва на расстоянии r = 30 м от наружной установки равна 287 кПа.

3. Импульс волны давления i (Па·с) вычисляется по формуле (В.23) [1]:

.

4. Вычисляем величину пробит-функции Pr по формулам (Г.1) и (Г.2) [1]:

Pr = 5 - 0,26·ln(V) = 5 - 0,26·ln(5,32·10-7) =

= 5 + 3,76 = 8,76;

5. По табл. Г.1 [1] для полученного значения пробит-функции определяем условную вероятность поражения человека Qd > 0,999. Принимаем Qd = 1,0.

6. Пожарный риск P(a) (год-1) в определенной точке территории (a), на расстоянии 30 м от наружной установки, определяют с помощью соотношения (1) [1]:

P(a) = Qd·Q = 1,0·6,2·10-5 = 6,2·10-5 год-1.

7. Величина пожарного риска при возможном сгорании пропилена с образованием волн давления превышает одну миллионную (10-6) в год на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно табл. 2 [1] наружная установка емкости-сепаратора для отделения факельного газообразного пропилена от возможной влаги относится к категории АН.

Пример 36

1. Исходные данные.

Исходные данные аналогичны данным примера 33. Частота разгерметизации Q (год-1) емкости под давлением с последующим истечением для всех размеров утечек при различных диаметрах d (м) истечения представлена в табл. П.1.1 [7] и соответственно составляет:

d1 = 5·10-3 м, Q1 = 4,0·10-5 год-1;

d2 = 12,5·10-3 м, Q2 = 1,0·10-5 год-1;

d3 = 25·10-3 м, Q3 = 6,2·10-6 год-1;

d4 = 50·10-3 м, Q4 = 3,8·10-6 год-1;

d5 = 100·10-3 м, Q5 = 1,7·10-6 год-1;

полное разрушение, Q6 = 3,0·10-7 год-1.

2. Интенсивность истечения пропилена Gист (кг·м-2·с-1) в соответствии с исходными данными составляет:

.

3. Расход пропилена G (кг·с-1) через различные диаметры истечения составляет:

;

;

;

;

;

.

4. Масса пропилена m, поступившего в открытое пространство при разгерметизации емкости через различные диаметры истечения, составляет:

m2 = 6,9444·10-3·120 + 1923,4 = 1924,2 кг;

m3 = 0,0278·120 + 1923,4 = 1926,7 кг;

m4 = 0,1111·120 + 1923,4 = 1976,7 кг;

m5 = 0,4444·120 + 1923,4 = 1976,7 кг;

m6 = 11,1111·120 + 1923,4 = 3256,7 кг.

5. Избыточное давление взрыва на расстоянии r = 30 м от наружной установки емкости-сепаратора при ее разгерметизации через различные диаметры истечения согласно формулам (В.14) и (В.15) [1] составит:

;

;

mпр2 = 1,009·1924,2 = 1941,4 кг;

;

mпр3 = 1,009·1926,7 = 1944 кг;

;

mпр4 = 1,009·1936,7 = 1954 кг;

;

mпр5 = 1,009·1976,7 = 1994 кг;

;

mпр6 = 1,009·3256,7 = 3286 кг.

6. Импульс волны давления i вычисляется по формуле (В.23) [1]:

;

;

;

;

;

.

7. Определяем величину пробит-функции Pr по формулам (Г.1) и (Г.2) [1]:

Pr1 = 5 - 0,26·ln(V1) = 5 - 0,26·ln(1,047·10-3) = 6,78;

;

Pr2 = 5 - 0,26·ln(1,046·10-3) = 6,78;

;

Pr3 = 5 - 0,26·ln(1,036·10-3) = 6,79;

;

Pr4 = 5 - 0,26·ln(1,0005·10-3) = 6,79;

;

Pr5 = 5 - 0,26·ln(8,873·10-4) = 6,83;

;

Pr6 = 5 - 0,26·ln(4,131·10-5) = 7,62;

.

8. По табл. Г.1 [1] для полученных значений пробит-функции определяем условные вероятности поражения человека Qd:

Qd1 = 0,962, Qd2 = 0,962, Qd3 = 0,963, Qd4 = 0,963,

Qd5 = 0,966, Qd6 = 0,996.

9. Пожарный риск P(a) в определенной точке территории (a), на расстоянии 30 м от наружной установки, вычисляют с помощью соотношения (1) [1]:

P(a) = Qd1·Q1 + Qd2·Q2 + Qd3·Q3 + Qd4·Q4 + Qd5·Q5 +

+ Qd6·Q6 = 0,962·4,0·10-5 + 0,962·1,0·10-5·0,963·6,2·10-6 +

+ 0,963·3,8·10-6 + 0,966·1,7·10-6 + 0,996·3,0·10-7 =

= 3,848·10-5 + 0,962·10-5 + 5,971·10-6 +

+ 3,659·10-6 + 1,642·10-6 + 2,988·10-7 = 5,967·10-5.

10. Величина пожарного риска при возможном сгорании пропилена с образованием волн давления превышает одну миллионную (10-6) в год на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно табл. 2 [1] наружная установка емкости-сепаратора для отделения факельного газообразного пропилена от возможной влаги относится к категории АН.

6.2. Наружные установки с легковоспламеняющимися жидкостями

Пример 37

1. Исходные данные.

1.1. Наружная установка. Склад ацетона. Представляет собой группу из 8 горизонтальных резервуаров объемом 10 м3 каждый (коэффициент заполнения резервуаров ). Ацетон поступает из ж.-д. цистерны по подводящему трубопроводу через коллектор налива ацетона в резервуары склада. Раздача ацетона в отдельные емкости производится по отводящему трубопроводу через коллектор слива ацетона. Резервуары склада ацетона соединены между собой трубопроводами. На всех трубопроводах и коллекторах установлены ручные задвижки. Склад имеет грунтовое обвалование площадью Fоб = Fи = 14·17,6 = 246,4 м2 (Fи - площадь испарения, м2). Высота обвалования Hоб = 1,5 м.

1.2. Молярная масса ацетона M = 58,08 кг·кмоль-1. Химическая формула C3H6O. Температура вспышки tвсп = -18 °C. Удельная теплота сгорания ацетона Qсг = 31360 кДж·кг-1 = 31,36·106 Дж·кг-1. Плотность жидкости . Абсолютная максимальная температура воздуха в данном районе (г. Пермь) [3] составляет tр = 37 °C. Плотность паров ацетона при tр = 37 °C составляет . Константы уравнения Антуана A = 6,37551, B = 1281,721, Cа = 237,088.

1.3. Давление насыщенных паров ацетона Pн (кПа) при расчетной температуре tр = 37 °C составит:

;

Pн = 50,03 кПа.

1.4. Вычисляется интенсивность испарения W (кг·м-2·с-1) ацетона в соответствии с формулой (В.10) [1]:

.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва при сгорании смеси горючих паров ацетона с воздухом в открытом пространстве принимается для упрощения расчетов разгерметизация одного резервуара с ацетоном, разлив поступившего из резервуара ацетона в обвалование, испарение ацетона с поверхности разлива и поступление паров ацетона в окружающее пространство.

3. Масса паров ацетона m (кг), поступивших в окружающее пространство, согласно формуле (В.8) [1] определяется из выражения:

m = W·Fи·T = 3,8128·10-4·246,4·3600 = 338,2 кг.

4. Избыточное давление (кПа) взрыва на расстоянии r = 30 м от наружной установки склада ацетона согласно формулам (В.14) и (В.15) составит:

.

5. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка склада ацетона относится к категории АН.

Пример 38

1. Исходные данные.

1.1. Наружная установка. Открытая площадка для автоцистерны (АЦ), используемой для заполнения подземных резервуаров дизельным топливом. Объем дизельного топлива в АЦ Vж = 6 м3. Площадка не имеет ограждения.

1.2. Молярная масса дизельного топлива M = 172,3 кг·кмоль-1. Химическая формула C12,343H23,889. Температура вспышки tвсп > 35 °C. Удельная теплота сгорания дизельного топлива Qсг = 43590 кДж·кг-1 = 43,59·106 Дж·кг-1. Плотность жидкости . Абсолютная максимальная температура воздуха в данном районе (г. Тула) [3] составляет tр = 38 °C. Плотность паров дизельного топлива при tр = 38 °C составляет:

.

Константы уравнения Антуана A = 5,07818, B = 1255,73, Cа = 199,523. Нижний концентрационный предел распространения пламени CНКПР = 0,61% (об.).

1.3. Давление насыщенных паров дизельного топлива Pн при расчетной температуре tр = 38 °C составит:

;

Pн = 0,62 кПа.

1.4. Вычисляется интенсивность испарения W дизельного топлива в соответствии с формулой (В.10) [1]:

.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва при сгорании смеси горючих паров дизельного топлива с воздухом в открытом пространстве принимается разгерметизация резервуара АЦ, разлив поступившего из резервуара АЦ дизельного топлива на горизонтальную поверхность, испарение дизельного топлива с поверхности разлива и поступление паров дизельного топлива в окружающее пространство.

3. Масса паров дизельного топлива m, поступивших в окружающее пространство с поверхности испарения Fи, определяется согласно п. В.1.3 г) и формуле (В.8) [1] из выражений:

m = W·Fи·T = 8,14·10-6·900·3600 = 26,374 кг;

Fи = 0,15·Vж·1000 = 0,15·6000 = 900 м2.

4. Горизонтальный размер зоны RНКПР, ограничивающий область концентраций, превышающих нижний концентрационный предел распространения пламени CНКПР, согласно формуле (В.13) [1] составит:

.

5. Избыточное давление взрыва в на расстоянии r = 30 м от наружной установки площадки для АЦ согласно формулам (В.14) и (В.15) [1] составит:

;

.

6. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка площадки для автоцистерны с дизельным топливом относится к категории БН.

Пример 39

1. Исходные данные.

Исходные данные аналогичны данным примера 38. Частота разгерметизации резервуаров с ЛВЖ при давлении, близком к атмосферному, с последующим истечением жидкости для всех размеров утечки представлена в табл. П.1.1 [7] и соответственно составляет:

d1 = 0,025 м, Q1 = 8,8·10-5·год-1;

d2 = 0,1 м, Q2 = 1,2·10-5·год-1;

полное разрушение, Q3 = 5,0·10-6·год-1.

Частота реализации в течение года рассматриваемого сценария аварии для всех размеров утечек составляет Q = 1,05·10-4 год-1.

2. В соответствии с расчетами из примера 38 величина избыточного давления взрыва на расстоянии r = 30 м от наружной установки равна 11,2 кПа.

3. Импульс волны давления i вычисляется по формуле (В.23) [1]:

.

4. Определяем величину пробит-функции Pr по формулам (Г.1) и (Г.2) [1]:

Pr = 5 - 0,26·ln(V) = 5 - 0,26·ln(3,76·108) = -0,134;

Примечание. В официальном тексте документа, видимо, допущена опечатка: имеется в виду таблица П.4.2 и формула (П.4.2) [7], а не [6].

5. По табл. П.4.2 и формуле (П.4.2) [6] для получения значения пробит-функции определяем условную вероятность поражения человека Qd = 1,42·10-7.

6. Пожарный риск P(a) в определенной точке территории (a), на расстоянии 30 м от наружной установки, рассчитывают с помощью соотношения (1) [1]:

P(a) = Qd·Q = 1,42·10-7·1,05·10-4 = 1,49·10-11 год-1.

7. Величина пожарного риска при возможном сгорании паров дизельного топлива с образованием волн давления не превышает одну миллионную (10-6) в год на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно табл. 2 [1] наружная установка открытой площадки для автоцистерны не относится к категории БН.

8. В соответствии с пп. 7.2 и 7.3 [1] проведем проверку наружной установки на принадлежность к категории ВН.

9. Проведем оценку параметров углового коэффициента облученности Fq, входящих в формулу (В.27) [1]:

;

F = Fи = 900 м2;

;

M = 0,04 кг·м-2·с-1 (табл. В.1 [1]);

;

;

;

;

;

.

10. Определяем коэффициент пропускания атмосферы по формуле (В.34) [1]:

11. Вычисляем интенсивность теплового излучения q (кВт·м-2) при горении пролива жидкости по формуле (В.24) [1]:

;

Ef = 25 кВт·м-2 (табл. В.1 [1]).

12. Расчетная интенсивность теплового излучения превышает 4 кВт·м-2 на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка открытой площадки для автоцистерны с дизельным топливом относится к категории ВН.

6.3. Наружные установки с нагретыми горючими жидкостями

Пример 40

1. Исходные данные.

1.1. Наружная установка. Цех прядильных машин. Емкость-накопитель горячего масла-теплоносителя АМТ-300 расположена на открытой площадке. Объем масла-теплоносителя в емкости Vж = 30 м3. На подводящих и отводящих трубопроводах установлены автоматические задвижки. Объем масла-теплоносителя АМТ-300, поступающего при аварийной разгерметизации емкости из подводящих и отводящих трубопроводов, составляет Vтр = 5 м3. Площадка не имеет ограждения. Температура нагрева теплоносителя tж = 280 °C = 553,2 К (Tа).

1.2. Молярная масса масла-теплоносителя АМТ-300 составляет M = 312,9 кг·кмоль-1. Химическая формула C22,25H33,48S0,34N0,07. Температура вспышки tвсп > 170 °C. Удельная теплота сгорания масла-теплоносителя АМТ-300 равна Qсг = 42257 кДж·кг-1 = 42,257·106 Дж·кг-1. Плотность жидкости при tж = 280 °C составляет . Теплоемкость теплоносителя при tж = 280 °C равна Cж = 2480 Дж·кг-1·К-1. Константы уравнения Антуана A = 6,12439, B = 2240,001, Cа = 167,85.

1.3. Давление насыщенных паров теплоносителя Pн при начальной температуре нагретого теплоносителя tж = 280 °C = 553,2 К (Tа) составляет:

;

Pн = 13,26 кПа.

1.4. Теплота испарения теплоносителя Lисп (Дж·кг-1) согласно формуле (А.15) [1] будет равна:

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва при сгорании смеси горючих паров теплоносителя с воздухом в открытом пространстве принимается разгерметизация емкости-накопителя горячего масла-теплоносителя АМТ-300, разлив поступившего из емкости теплоносителя на горизонтальную поверхность, испарение горячего теплоносителя с поверхности разлива и поступление паров теплоносителя в окружающее пространство.

3. Масса жидкости mп (кг), поступившей в окружающее пространство, составляет:

.

4. Масса паров m (кг), образующихся при испарении нагретой жидкости, определяется по соотношению (А.14) [1]:

5. Избыточное давление взрыва на расстоянии r = 30 м от наружной установки емкости-накопителя масла-теплоносителя АМТ-300 согласно формулам (В.14) и (В.15) [1] составит:

;

.

6. Расчетное избыточное давление взрыва превышает 5 кПа на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка емкости-накопителя горячего масла-теплоносителя АМТ-300 относится к категории БН.

Пример 41

1. Исходные данные.

1.1. Наружная установка. Система водно-гликолевого обогрева. Резервуар хранения отработанного этиленгликоля расположен на открытой площадке. Объем этиленгликоля в емкости Vж = 3,0 м3. На подводящих и отводящих трубопроводах установлены автоматические задвижки. Объем этиленгликоля, поступающего при аварийной разгерметизации резервуара из подводящих и отводящих трубопроводов, составляет Vтр = 0,2 м3. Площадка не имеет ограждения. Температура поступающего в резервуар хранения этиленгликоля tж = 120 °C = 393,2 К (Tа).

1.2. Молярная масса этиленгликоля M = 62,068 кг·кмоль-1. Химическая формула C2H6O2. Температура вспышки tвсп = 111 °C. Удельная теплота сгорания этиленгликоля Qсг = 19329 кДж·кг-1 = 19329·106 Дж·кг-1. Плотность жидкости при tж = 120 °C равна . Теплоемкость жидкости при tж = 120 °C составляет Cж = 2820 Дж·кг-1·К-1. Константы уравнения Антуана A = 8,13754, B = 2753,183, Cа = 252,009. Абсолютная максимальная температура воздуха в данном районе (г. Ноглики, Сахалинская обл.) [3] составляет tр = 37 °C.

1.3. Давление насыщенных паров этиленгликоля Pн при начальной температуре жидкости tж = 120 °C = 393,2 К (Tа) составляет:

;

Pн = 5,45 кПа.

1.4. Теплота испарения этиленгликоля Lисп согласно формуле (А.15) [1] будет равна:

.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва при сгорании смеси горючих паров этиленгликоля с воздухом в открытом пространстве принимается разгерметизация резервуара с нагретым этиленгликолем, разлив поступившего из резервуара этиленгликоля на горизонтальную поверхность, испарение нагретого этиленгликоля с поверхности разлива и поступление паров этиленгликоля в окружающее пространство.

3. Масса жидкости mп, поступившей в окружающее пространство, составляет:

.

4. Масса паров m, образующихся при испарении нагретой жидкости, определяется по соотношению (А.14) [1]:

.

5. Избыточное давление взрыва на расстоянии r = 30 м от наружной установки резервуара хранения отработанного этиленгликоля согласно формулам (В.14) и (В.15) [1] составит:

;

.

6. Избыточное давление взрыва на расстоянии 30 м от наружной установки не превышает 5 кПа, следовательно, согласно табл. 2 [1] наружная установка открытой площадки для резервуара хранения отработанного этиленгликоля не относится к категории БН.

7. В соответствии с пп. 7.2 и 7.3 [1] проведем проверку наружной установки на принадлежность к категории ВН.

8. Проведем оценку параметров углового коэффициента облученности Fq, входящих в формулу (В.27) [1]:

;

F = Fн = 0,15·1000·(Vж + Vтр) =

= 0,15·1000·(3 + 0,2) = 480 м2;

;

M = 0,04 кг·м-2·с-1 (табл. В.1 [1]);

;

;

;

;

;

.

9. Определяем коэффициент пропускания атмосферы по формуле (В.34) [1]:

10. Вычисляем интенсивность теплового излучения q при горении пролива жидкости согласно формуле (В.24) [1]:

;

Ef = 19 кВт·м-2 (табл. В.1 [1] по нефти).

11. Расчетная интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт·м-2 на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка резервуара хранения отработанного этиленгликоля, расположенного на открытой площадке, не относится к категории ВН и относится к категории ДН.

6.4. Наружные установки с горючими пылямиПример 42

1. Исходные данные.

1.1. Приемный бункер аспирационной системы цеха шлифовки изделий из древесины объемом 30 м3 выполнен из фильтрующей ткани и расположен под навесом на открытой территории предприятия.

1.2. В бункере накапливается мелкодисперсная древесная пыль (размер частиц менее 100 мкм) в количестве до 5000 кг. Теплота сгорания древесной пыли Hт = 1,5·107 Дж·кг-1. Критический размер частиц взрывоопасной взвеси древесной пыли d* = 250 мкм. Стехиометрическая концентрация принимается равной . В объеме фильтра возможно образование взрывоопасного облака древесной пыли при взвихрении отложений пыли (сорвавшихся со стенок бункера) поступающим в бункер потоком запыленного воздуха.

1.3. Сведения, необходимые для определения стехиометрической концентрации мучной пыли в воздухе при нормальных условиях (атмосферное давление 101,3 кПа, температура 20 °C), могут задаваться одним из трех способов:

1) прямым указанием величины: ;2) указанием сведений о брутто-формуле химического состава вещества, например, в виде CУHВOКNА. В таком случае расчет производится на основе химического уравнения окисления данного вещества воздухом до соответствующих продуктов взаимодействия (CO2, H2O и N2) - по формуле

.

При наличии в брутто-формуле вещества других атомов, например S, P, Al, в расчете должны учитываться дополнительные продукты окисления SO3, P2O5, Al2O3;

3) результатами экспериментального измерения убыли массы кислорода в камере, где произведено выжигание пробной массы исследуемого вещества в атмосфере кислорода (например, в установке для определения теплоты сгорания вещества по ГОСТ 21261-91).

В этом случае расчет производится по формуле

,

где MO - масса кислорода в 1 м3 воздуха; допускается принимать MO = 0,24 кг·м-3.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

Поскольку в рассматриваемой установке не присутствуют горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °C, вещества и (или) материалы, способные гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и (или) друг с другом, данная установка не относится к категории АН.

Поскольку в установке присутствуют горючие пыли, необходимо исследовать возможность отнесения данной установки к категории БН. Для этого следует рассмотреть аварию, сопровождающуюся образованием облака горючей пыли и произвести расчет избыточного давления взрыва.

Аварийная ситуация, приводящая к воспламенению горючего пылевоздушного облака в объеме фильтра, связана с появлением в объеме бункера источника зажигания в виде:

- тлеющих частиц, принесенных потоком запыленного воздуха;

- разрядов статического электричества с энергией, превышающей минимальную энергию зажигания пылевоздушного облака.

Частота возникновения подобных аварийных ситуаций неизвестна.

Объем сгорающей в аварийном режиме аэровзвеси совпадает с объемом бункера Vав = 30 м3.

3. Ввиду отсутствия сведений о частоте возникновения рассмотренной аварийной ситуации оказывается невозможным оценить величину пожарного риска. В соответствии с п. 7.3 [1] в этом случае допускается использовать критерии отнесения установки к категории БН по величине расчетного избыточного давления при сгорании пылевоздушной смеси на расстоянии 30 м от наружной установки.

Ниже приводится расчет .

4. Коэффициент участия пыли во взрыве Z рассчитывается по формуле (А.16) [1] и составляет:

Z = 0,5·F = 0,5·1 = 0,5.

5. Расчетную массу взвешенной пыли m (кг), участвующей в развитии аварийной ситуации, определяют по формуле (В.17) [1]:

.

Поскольку mвз + mав = 0 + 5000 = 5000 кг; , следует принять m = 15 кг.

Для надежного выполнения расчета целесообразно объяснить физический смысл использованной здесь формулы (А.17) [1]. Избыточное давление воздуха в помещении при горении взвеси объясняется тепловыделением реакции окисления дисперсного горючего кислородом воздуха. Поэтому в окончательном расчете давления взрыва присутствует общая масса сгоревшей в пылевоздушном облаке пыли m и теплотворная характеристика выгорания единичного количества пыли Hт. Понятно, что масса m не может превысить общую массу пыли в этом облаке (mвз + mав), которая записана в верхней строке формулы (А.17) [1]. Но масса m может быть меньше (mвз + mав). Последнее происходит в случае горения пылевоздушных облаков, обогащенных горючим, когда для полного выгорания пыли в таком облаке не хватает кислорода воздуха. Для подобных «богатых» смесей масса выгорающей пыли будет ограничена содержанием кислорода в облаке, а потому она не должна превосходить величину , фигурирующую в нижней строке формулы (А.17) [1]. Добавим, что поправка (1/Z) к указанной величине обусловлена спецификой расчета , куда масса сгоревшей пыли фактически входит в виде комплекса m·Z.

6. Приведенную массу горючей пыли mпр, кг, определяют по формуле (В.21) [1]:

mпр = m·Z·Hт/Hт0 = 15·0,1·1,5·107/4,52·106 = 4,9 кг.

7. Определение избыточного давления взрыва на расстоянии r = 30 м от наружной установки производится по формуле (В.22) [1]:

8. Поскольку превышает 5 кПа, в соответствии с критерием п. 7.3 [1] рассматриваемую наружную установку следует отнести к категории БН.

Пример 43

1. Исходные данные.

Исходные данные аналогичны данным примера 42 с тем различием, что известна частота реализации в течение года рассматриваемого сценария развития аварии: Q = 10-3 год-1. Дополнительная информация: насыпная плотность древесной пыли составляет , угол естественного откоса для отложения древесной пыли составляет , массовая скорость выгорания отложения древесной пыли составляет 0,01 кг·м-2·с-1; плотность воздуха .

В рассматриваемой установке не присутствуют горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °C, вещества и (или) материалы, способные гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и (или) друг с другом. По этой причине данная установка не относится к категории АН.

В установке присутствуют горючие пыли. По этой причине необходимо исследовать возможность отнесения данной установки к категории БН. Для этого следует рассмотреть аварию, сопровождающуюся образованием облака горючей пыли и произвести расчет избыточного давления взрыва.

2. В соответствии с расчетами из предыдущего примера величина избыточного давления взрыва на расстоянии r = 30 м от наружной установки составляет 5,6 кПа.

3. Импульс волны давления i, Па·с, вычисляем по формуле (В.23) [1]:

.

4. Вычисляем величину пробит-функции Pr по формулам (Г.1) и (Г.2) [1]:

Pr = 5 - 0,26·ln·(V) = 5 - 7,7 = -2,7,

где .

5. По табл. Г.1 [1] для полученного значения пробит-функции определяем условную вероятность поражения человека: Qd < 0,001.

6. Пожарный риск P(a) (год-1) в определенной точке территории (a), на расстоянии 30 м от наружной установки, определяют с помощью соотношения (1) [1]:

P(a) = Qd·Q < 10-6 год-1.

7. Поскольку P(a) < 10-6 год-1, рассматриваемая наружная установка не относится в категории БН.

8. Таким образом, рассматриваемая наружная установка не относится к категориям АН и БН. В соответствии с требованиями п. 7.2 [1] рассмотрим возможность отнесения данной наружной установки к категории ВН. В установке присутствует только горючая пыль, и ответ на вопрос о принадлежности установки к категории ВН в соответствии с критерием п. 7.3 [1] зависит от расчетного значения интенсивности теплового излучения от очага пожара, вызванного загоранием просыпавшейся из установки пыли, на расстоянии r = 30 м от установки.

9. В соответствии с требованием п. В.4.1 следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии, при котором в горении участвует наибольшее количество пыли, что отвечает полному заполнению емкости бункера, то есть объему пыли, равному Vп = 30 м3. Такое количество пыли при просыпании на землю образует объект в виде конуса (угол откоса равен ) с высотой H, равной радиусу основания R.

Приравнивая объем конуса к начальному объему пыли, получим:

,

откуда следует: .

10. В соответствии с формулой (В.24) [1] интенсивность теплового излучения q, кВт·м-2, при горении твердых материалов рассчитывают по формуле

,

где Ef - среднеповерхностная плотность теплового излучения пламени, кВт·м-2; Fq - угловой коэффициент облученности; - коэффициент пропускания атмосферы.

В соответствии с примечанием к табл. В.1 допускается принимать Ef = 40 кВт·м-2.

Из общих соображений следует, что величина углового коэффициента облученности подчиняется соотношению

,

где Smax - максимально возможная площадь проекции тела, имеющего форму пламени вокруг горящего объекта; rmin - минимальное расстояние от пламени до точки, удаленной на расстояние r = 30 м от наружной установки.

Согласно п. В.5.1 [1] при горении тонкого цилиндрического слоя древесной пыли, лежащего на поверхности земли и имеющего диаметр d = 2R = 6 м, форму пламени можно представить цилиндром с основанием того же диаметра и высотой H, равной

.

Поскольку форма просыпавшейся пыли представляет конус меньшей высоты (3 м), с достаточным запасом надежности будем аппроксимировать форму пламени вертикальным цилиндром диаметром 6 м и высотой, равной сумме высоты цилиндра и полученной ранее высоты пламени, то есть 6,84 м.

Для пламени рассматриваемой формы ; rmin = r - R. Таким образом,

Fq <= 3,14·32/(30 - 3)2 = 0,04.

Согласно формуле (В.34) [1]

.

Объединяя результаты оценок, получим:

q <= 40·0,04·0,98 = 1,6 кВт·м-2.

11. Поскольку q < 4 кВт·м-2, в соответствии с критерием п. 7.3 [1] рассматриваемая наружная установка не относится к категории ВН.

12. В соответствии с требованиями п. 7.2 [1] рассмотрим возможность отнесения данной наружной установки к категории ГН. Поскольку в установке не присутствуют негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном и (или) расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и (или) пламени, а также не присутствуют горючие газы, жидкости и (или) твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива, данная установка не относится к категории ГН.13. Поскольку рассматриваемая наружная установка не относится к категориям АН, БН, ВН и ГН, данную установку в соответствии с требованиями п. 7.2 [1] и табл. 2 следует отнести к категории ДН.

6.5. Наружные установки с горючими жидкостями

Пример 44

1. Исходные данные.

1.1. Наружная установка. Открытая площадка хранения индустриального масла И-5А в металлических бочках. Объем жидкости в 40 бочках Vж = 7,2 м3. Площадка не имеет ограждения.

1.2. Индустриальное масло И-5А - горючая жидкость. Температура вспышки tвсп > 118 °C. Плотность жидкости при tж = 20 °C равна . Абсолютная максимальная температура воздуха в данном районе (г. Владимир) [3] составляет tр = 37 °C.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При расчете интенсивности теплового излучения при горении металлических бочек с индустриальным маслом И-5А принимается его разлив из бочек на горизонтальную поверхность и горение на поверхности разлива. Площадь разлива жидкости F = 1080 м2.

3. В соответствии с пп. 7.2 и 7.3 [1] проведем проверку наружной установки на принадлежность к категории ВН.

4. Проведем оценку параметров углового коэффициента облученности Fq, входящих в формулу (В.27) [1]:

;

;

M = 0,04 кг·м-2·с-1 (табл. В.1 [1]);

;

;

;

;

;

.

5. Определяем коэффициент пропускания атмосферы по формуле (В.34) [1]:

.

6. Вычисляем интенсивность теплового излучения q при горении пролива жидкости согласно формуле (В.24) [1]:

;

Ef = 13 кВт·м-2 (табл. В.1 [1] по нефти).

7. Расчетная интенсивность теплового излучения превышает 4 кВт·м-2 на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка открытой площадки хранения индустриального масла в металлических бочках относится к категории ВН.

Пример 45

1. Исходные данные.

1.1. Наружная установка. Трансформатор, расположенный на открытой площадке. Объем трансформаторного масла в трансформаторе Vж = 1,0 м3. Под трансформатором размещен поддон-маслосборник объемом Vм = 1,2 м3. Площадь поддона F = 20 м2.

1.2. Трансформаторное масло - горючая жидкость. Температура вспышки tвсп > 135 °C. Плотность жидкости . Абсолютная максимальная температура воздуха в данном районе (г. Ростов-на-Дону) [3] составляет tр = 40 °C.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При расчете интенсивности теплового излучения при горении трансформатора с трансформаторным маслом принимается разлив трансформаторного масла в поддон-маслосборник и горение на поверхности жидкости в поддоне-маслосборнике площадью F = 20 м2.

3. В соответствии с пп. 7.2 и 7.3 [1] проведем проверку наружной установки на принадлежность к категории ВН.

4. Проведем оценку параметров углового коэффициента облученности Fq, входящих в формулу (В.27) [1]:

;

;

M = 0,04 кг·м-2·с-1 (табл. В.1 [1]);

;

;

;

;

;

.

5. Определяем коэффициент пропускания атмосферы по формуле (В.34) [1]:

.

6. Вычисляем интенсивность теплового излучения q при горении пролива жидкости согласно формуле (В.24) [1]:

;

Ef = 25 кВт·м-2 (табл. В.1 [1] по нефти).

7. Рассчитанная интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт·м-2 на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка трансформатора с трансформаторным маслом, расположенного на открытой площадке, не относится к категории ВН и относится к категории ДН.

6.6. Наружные установки с твердымигорючими веществами и материалами

Пример 46

1. Исходные данные.

1.1. Наружная установка. Склад для хранения пиломатериалов в штабелях на открытой площадке. Площадь хранения (размещения) пиломатериалов F = 1000 м2.

1.2. Пиломатериалы - горючий материал. Удельная массовая скорость выгорания пиломатериалов M = 0,04 кг·м-2·с-1. Абсолютная максимальная температура воздуха в данном районе (г. Архангельск) [3] составляет tр = 34 °C.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При расчете интенсивности теплового излучения при горении пиломатериалов на складе принимается горение на площади их размещения F = 1000 м2.

3. В соответствии с пп. 7.2 и 7.3 [1] проведем проверку наружной установки на принадлежность к категории ВН.

4. Проведем оценку параметров углового коэффициента облученности Fq, входящих в формулу (В.27) [1]:

;

;

;

;

;

;

;

.

5. Определяем коэффициент пропускания атмосферы по формуле (В.34) [1]:

.

6. Вычисляем интенсивность теплового излучения q при горении твердых горючих материалов согласно формуле (В.24) [1]:

;

Ef = 40 кВт·м-2 (примечание к табл. В.1 [1]).

7. Рассчитанная интенсивность теплового излучения превышает 4 кВт·м-2 на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка склада хранения пиломатериалов на открытой площадке относится к категории ВН.

Пример 47

1. Исходные данные.

1.1. Наружная установка. Открытая площадка складирования пластиковых поддонов. Площадь хранения (размещения) пластиковых поддонов F = 200 м2.

1.2. Пластик - полимерный горючий материал. Удельная массовая скорость выгорания пластика M = 0,04 кг·м-2·с-1. Абсолютная максимальная температура воздуха в данном районе (г. Санкт-Петербург) [3] составляет tр = 33 °C.

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При расчете интенсивности теплового излучения при горении пластиковых поддонов на складе принимается горение на площади их размещения F = 200 м2.

3. В соответствии с пп. 7.2 и 7.3 [1] проведем проверку наружной установки на принадлежность к категории ВН.

4. Проведем оценку параметров углового коэффициента облученности Fq, входящих в формулу (В.27) [1]:

;

;

;

;

;

;

;

.

5. Определяем коэффициент пропускания атмосферы по формуле (В.34) [1]:

.

6. Вычисляем интенсивность теплового излучения q при горении твердых горючих материалов согласно формуле (В.24) [1]:

;

Ef = 40 кВт·м-2 (примечание к табл. В.1 [1]).

7. Рассчитанная интенсивность теплового излучения превышает 4 кВт·м-2 на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка открытой площадки складирования пластиковых поддонов относится к категории ВН.

Пример 48

1. Исходные данные и обоснование расчетного варианта аварии аналогичны примеру 47. Площадь размещения пластиковых поддонов F = 50 м2.

2. Проведем оценку параметров углового коэффициента облученности Fq, входящих в формулу (В.27) [1]:

;

;

;

;

;

;

.

3. Определяем коэффициент пропускания атмосферы по формуле (В.34) [1]:

.

4. Вычисляем интенсивность теплового излучения q при горении твердых горючих материалов согласно формуле (В.24) [1]:

;

Ef = 40 кВт·м-2 (примечание к табл. В.1 [1]).

5. Рассчитанная интенсивность теплового излучения не превышает 4 кВт·м-2 на расстоянии 30 м от наружной установки, следовательно, согласно п. 7.3 и табл. 2 [1] наружная установка открытой площадки складирования пластиковых поддонов относится к категории ДН.

Приложение 1

ЗНАЧЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ

НЕКОТОРЫХ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ

№ п/п Вещество Химическая формула Молярная масса, кг·кмоль-1 Температура вспышки, °C Температура самовоспламенения, °C Константы уравнения Антуана Температурный интервал значений констант уравнения Антуана, °C Нижний концентрационный предел распространения пламени CНКПР, % (об.) Характеристика вещества Теплота сгорания, кДж·кг-1

A B Cа1 Амилацетат C7H14O2 130,196 +43 +290 6,29350 1579,510 221,365 1,08 ЛВЖ 29879

2 Амилен C5H10 70,134 < -18 +273 5,91048 1014,294 229,783 1,49 ЛВЖ 45017

3 н-Амиловый спирт C5H12O 88,149 +48 +300 6,3073 1287,625 161,330 1,46 ЛВЖ 38385

4 Аммиак NH3 17,03 - +650 - - - - 15,0 ГГ18585

5 Анилин C6H7N 93,128 +73 +617 6,04622 1457,02 176,195 1,3 ГЖ 32386

6 Ацетальдегид C2H4O 44,053 -40 +172 6,31653 1093,537 233,413 4,12 ЛВЖ 27071

7 Ацетилен C2H2 26,038 - +335 - - - - 2,5 ГГ (ВВ) 49965

8 Ацетон C3H6O 58,08 -18 +535 6,37551 1281,721 237,088 2,7 ЛВЖ 31360

9 Бензиловый спирт C7H8O 108,15 +90 +415 - - - - 1,3 ГЖ -

10 Бензол C6H6 78,113 -11 +560 5,61391 902,275 178,099 1,43 ЛВЖ 40576

6,10906 1252,776 225,178 11 1,3-Бутадиен C4H6 54,091 - +430 - - - - 2,0 ГГ44573

12 н-Бутан C4H10 58,123 -69 +405 6,00525 968,098 242,555 1,8 ГГ45713

13 1-Бутен C4H8 56,107 - +384 - - - - 1,6 ГГ45317

14 2-Бутен C4H8 56,107 - +324 - - - - 1,8 ГГ45574

15 н-БутилацетатC6H12O2 116,16 +29 +330 6,25205 1430,418 210,745 1,35 ЛВЖ 28280

16 втор-БутилацетатC6H12O2 116,16 +19 +410 - - - - 1,4 ЛВЖ 28202

17 н-Бутиловый спирт C4H10O 74,122 +35 +340 8,72232 2664,684 279,638 1,8 ЛВЖ 36805

18 Винилхлорид C2H3Cl 62,499 - +470 6,0161 905,008 239,475 3,6 ГГ18496

19 Водород H2 2,016 - +510 - - - - 4,12 ГГ119841

20 н-ГексадеканC16H34 226,44 +128 +207 5,91242 1656,405 136,869 0,47 ГЖ (ТГВ) 44312

21 н-ГексанC6H14 86,177 -23 +233 5,99517 1166,274 223,661 1,24 ЛВЖ 45105

22 н-Гексиловый спирт C6H14O 102,17 +60 +285 6,17894 1293,831 152,631 1,2 ЛВЖ 39587

7,23663 1872,743 202,666 23 Гептан C7H16 100,203 -4 +223 6,07647 1295,405 219,819 1,07 ЛВЖ 44919

24 Гидразин N2H4 32,045 +38 +132 7,99805 2266,447 266,316 4,7 ЛВЖ (ВВ) 14644

25 Глицерин C3H8O3 92,1 +198 +400 8,177393 3074,220 214,712 2,6 ГЖ 16102

26 Декан C10H22 142,28 +47 +230 6,52023 1809,975 227,700 0,7 ЛВЖ 44602

27 Дивиниловый эфир C4H6O 70,1 -30 +360 - - - - 1,7 ЛВЖ 32610

28 N,N-ДиметилформамидC3H7ON 73,1 +53 +440 6,15939 1482,985 204,342 2,35 ЛВЖ -

29 1,4-Диоксан C4H8O2 88,1 +11 +375 6,64091 1632,425 250,725 2,0 ЛВЖ -

30 1,2-Дихлорэтан C2H4Cl2 98,96 +9 +413 6,78615 1640,179 259,715 6,2 ЛВЖ 10873

31 ДиэтиламинC4H11N 73,14 -14 +310 6,34794 1267,557 236,329 1,78 ЛВЖ 34876

32 Диэтиловый эфир C4H10O 74,12 -41 +180 6,12270 1098,945 232,372 1,7 ЛВЖ 34147

33 н-Додекан C12H26 170,337 +77 +202 7,29574 2463,739 253,884 0,63 ГЖ 44470

34 Изобутан C4H10 58,123 -76 +462 5,95318 916,054 243,783 1,81 ГГ45578

35 Изобутилен C4H8 56,11 - +465 - - - - 1,78 ГГ45928

36 Изобутиловый спирт C4H10O 74,12 +28 +390 7,83005 2058,392 245,642 1,8 ЛВЖ 36743

37 ИзопентанC5H12 72,15 -52 +432 5,91799 1022,551 233,493 1,36 ЛВЖ 45239

38 Изопропилбензол C9H12 120,20 +37 +424 6,06756 1461,643 207,56 0,88 ЛВЖ 46663

39 Изопропиловый спирт C3H8O 60,09 +14 +430 7,51055 1733,00 232,380 2,23 ЛВЖ 34139

40 м-Ксилол C8H10 106,17 +28 +530 6,13329 1461,925 215,073 1,1 ЛВЖ 52829

41 о-КсилолC8H10 106,17 +31 +460 6,28893 1575,114 223,579 1,0 ЛВЖ 41217

42 п-Ксилол C8H10 106,17 +26 +528 6,25485 1537,082 223,608 1,1 ЛВЖ 41207

43 Метан CH4 16,04 - +537 5,68923 380,224 264,804 5,28 ГГ50000

44 Метиловый спирт CH4O 32,04 +6 +440 7,3527 1660,454 245,818 6,98 ЛВЖ 23839

45 МетилпропилкетонC5H10O 86,133 +6 +452 6,98913 1870,4 273,2 1,49 ЛВЖ 33879

46 МетилэтилкетонC4H8O 72,107 -6 - 7,02453 1292,791 232,340 1,90 ЛВЖ -

47 Нафталин C10H8 128,06 +80 +520 9,67944 3123,337 243,569 0,9 ТГВ 39435

6,7978 2206,690 245,127 48 н-НонанC9H20 128,257 +31 +205 6,17776 1510,695 211,502 0,78 ЛВЖ 44684

49 Оксид углерода CO 28,01 - +605 - - - - 12,5 ГГ10104

50 Оксид этилена C2H4O 44,05 -18 +430 - - - - 3,2 ГГ (ВВ) 27696

51 н-Октан C8H18 114,230 +14 +215 6,09396 1379,556 211,896 0,9 ЛВЖ 44787

52 н-ПентадеканC15H32 212,42 +115 +203 6,0673 1739,084 157,545 0,5 ГЖ 44342

53 н-Пентан C5H12 72,150 -44 +286 5,97208 1062,555 231,805 1,47 ЛВЖ 45350

54 C6H7N 93,128 +39 +578 6,44382 1632,315 224,787 1,4 ЛВЖ 36702

55 Пиридин C5H5N 79,10 +20 +530 5,91684 1217,730 196,342 1,8 ЛВЖ 35676

56 Пропан C3H8 44,096 -96 +470 5,95547 813,864 248,116 2,3 ГГ46353

57 Пропилен C3H6 42,080 - +455 5,94852 786,532 247,243 2,4 ГГ45604

58 н-Пропиловый спирт C3H8O 60,09 +23 +371 7,44201 1751,981 225,125 2,3 ЛВЖ 34405

59 Сероводород H2S 34,076 - +246 - - - - 4,3 ГГ-

60 Сероуглерод CS2 76,14 -43 +102 6,12537 1202,471 245,616 1,0 ЛВЖ 14020

61 Стирол C8H8 104,14 +30 +490 7,06542 2113,057 272,986 1,1 ЛВЖ 43888

62 Тетрагидрофуран C4H8O 72,1 -20 +250 6,12008 1202,29 226,254 1,8 ЛВЖ 34730

63 н-ТетрадеканC14H30 198,39 +103 +201 6,40007 1950,497 190,513 0,5 ГЖ 44377

64 Толуол C7H8 92,140 +7 +535 6,0507 1328,171 217,713 1,27 ЛВЖ 40936

65 н-ТридеканC13H28 184,36 +90 +204 7,09388 2468,910 250,310 0,58 ГЖ 44424

66 2,2,4-Триметилпентан C8H18 114,230 -4 +411 5,93682 1257,84 220,735 1,0 ЛВЖ 44647

67 Уксусная кислота C2H4O2 60,05 +40 +465 7,10337 1906,53 255,973 4,0 ЛВЖ 13097

68 н-УндеканC11H24 156,31 +62 +205 6,80501 2102,959 242,574 0,6 ГЖ 44527

69 Формальдегид CH2O 30,03 - +430 5,40973 607,399 197,626 7,0 ГГ19007

70 Фталевый ангидрид C8H4O3 148,1 +153 +580 7,12439 2879,067 277,501 1,7 (15 г·м-3) ТГВ -

71 Хлорбензол C6H5Cl 112,56 +29 +637 6,38605 1607,316 235,351 1,4 ЛВЖ 27315

72 ХлорэтанC2H5Cl 64,51 -50 +510 6,11140 1030,007 238,612 3,8 ГГ19392

73 Циклогексан C6H12 84,16 -17 +259 5,96991 1203,526 222,863 1,3 ЛВЖ 43833

74 Этан C2H6 30,069 - +515 - - - - 2,9 ГГ52413

75 Этилацетат C4H8O2 88,10 -3 +446 6,22672 1244,951 217,881 2,0 ЛВЖ 23587

76 Этилбензол C8H10 106,16 +20 +431 6,35879 1590,660 229,581 1,0 ЛВЖ 41323

77 Этилен C2H4 28,05 - +435 - - - - 2,7 ГГ46988

78 Этиленгликоль C2H6O2 62,068 +111 +412 8,13754 2753,183 252,009 4,29 ГЖ 19329

79 Этиловый спирт C2H6O 46,07 +13 +400 7,81158 1918,508 252,125 3,6 ЛВЖ 30562

80 ЭтилцеллозольвC4H10O2 90,1 +40 +235 7,86626 2392,56 273,15 1,8 ЛВЖ 26382

Приложение 2

ЗНАЧЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ

НЕКОТОРЫХ СМЕСЕЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ

№ п/п Продукт (ГОСТ, ТУ), состав смеси, % (масс.) Суммарная формула Молярная масса, кг·кмоль-1 Температура вспышки, °C Температура самовоспламенения, °C Константы уравнения Антуана Температурный интервал значений констант уравнения Антуана, °C Нижний концентрационный предел распространения пламени CНКПР, % (об.) Характеристика вещества Теплота сгорания, кДж·кг-1

A B Cа1 Бензин авиационный Б-70 (ГОСТ 1012-72) C7,267H14,796 102,2 -34 +300 7,54424 2629,65 384,195 0,79 ЛВЖ 44094

2 Бензин А-72 (зимний) (ГОСТ 2084-67) C6,991H13,108 97,2 -36 - 4,19500 682,876 222,066 1,08 ЛВЖ 44239

3 Бензин АИ-93 (летний) (ГОСТ 2084-67) C7,024H13,706 98,2 -36 - 4,12311 664,976 221,695 1,06 ЛВЖ 43641

4 Бензин АИ-93 (зимний) (ГОСТ 2084-67) C6,911H12,168 95,3 -37 - 4,26511 695,019 223,220 1,1 ЛВЖ 43641

Примечание. Взамен ГОСТ 305-73 Постановлением Госстандарта СССР от 31.03.1982 № 1386 с 1 января 1983 года введен в действие ГОСТ 305-82.

5 Дизельное топливо «3» (ГОСТ 305-73) C12,343H23,889 172,3 > +35 +225 5,07818 1255,73 199,523 0,61 ЛВЖ 43590

6 Дизельное топливо «Л» (ГОСТ 305-73) C14,511H29,120 203,6 > +40 +210 5,00109 1314,04 192,473 0,52 ЛВЖ 43419

7 Керосин осветительный КО-20 (ГОСТ 4753-68) C13,595H26,860 191,7 > +40 +227 4,82177 1211,73 194,677 0,55 ЛВЖ 43692

8 Керосин осветительный КО-22 (ГОСТ 4753-68) C10,914H21,832 153,1 > +40 +245 5,59599 1394,72 204,260 0,64 ЛВЖ 43692

9 Керосин осветительный КО-25 (ГОСТ 4753-68) C11,054H21,752 154,7 > +40 +236 5,12496 1223,85 203,341 0,66 ЛВЖ 43692

Примечание. Постановлением Госстандарта СССР от 22.12.1978 № 3407 с 1 января 1980 года введен в действие ГОСТ 9410-78.

10 Ксилол (смесь изомеров) (ГОСТ 9410-60) C8H10 106,17 +29 +490 6,17972 1478,16 220,535 1,1 ЛВЖ 43154

Примечание. Взамен ГОСТ 3134-52 Постановлением Госстандарта СССР от 29.03.1978 № 856 с 1 января 1979 года введен в действие ГОСТ 3134-78.

11 Уайт-спирит (ГОСТ 3134-52) C10,5H21,0 147,3 > +33 +250 7,13623 2218,3 273,15 0,7 ЛВЖ 43966

Примечание. Взамен ГОСТ 10121-62 Постановлением Госстандарта СССР от 21.01.1976 № 158 с 1 января 1977 года введен в действие ГОСТ 10121-76.

12 Масло трансформаторное (ГОСТ 10121-62) C21,74H42,28S0,04 303,9 > +135 +270 6,88412 2524,17 174,010 0,29 ГЖ 43111

13 Масло АМТ-300 (ТУ 38-1Г-68) C22,25H33,48S0,34N0,07 312,9 > +170 +290 6,12439 2240,001 167,85 0,2 ГЖ 42257

14 Масло АМТ-300 Т (ТУ 38101243-72) C19,04H24,58S0,196N0,04 260,3 > +189 +334 5,62020 2023,77 164,09 0,2 ГЖ 41778

15 Растворитель Р-4 (н-бутилацетат - 12, толуол - 62, ацетон - 26) C5,452H7,606O0,535 81,7 -7 +550 6,29685 1373,667 242,828 1,65 ЛВЖ 40936

16 Растворитель Р-4 (ксилол - 15, толуол - 70, ацетон - 15) C6,231H7,798C0,223 86,3 -4 - 6,27853 1415,199 244,752 1,38 ЛВЖ 43154

17 Растворитель Р-5 (н-бутилацетат - 30, ксилол - 40, ацетон - 30) C5,309H8,655O0,897 86,8 -9 - 6,30343 1378,851 245,039 1,57 ЛВЖ 43154

18 Растворитель Р-12 (н-бутилацетат - 30, ксилол - 10, толуол - 60) C6,837H9,217O0,515 99,6 +10 - 6,17297 1403,079 221,483 1,26 ЛВЖ 43154

19 Растворитель М (н-бутилацетат - 30, этилацетат - 5, этиловый спирт - 60, изобутиловый спирт - 5) C2,761H7,147O1,187 59,36 +6 +397 8,05697 2083,566 267,735 2,79 ЛВЖ 36743

20 Растворитель РМЛ (ТУКУ 467-56) (толуол - 10, этиловый спирт - 64, н-бутиловый спирт - 10, этилцеллозольв - 16) C2,645H6,810O1,038 55,24 +10 +374 8,69654 2487,728 290,920 2,85 ЛВЖ 40936

21 Растворитель РМЛ-218 (МРТУ 6-10-729-68) (н-бутилацетат - 9, ксилол - 21,5, толуол - 21,5, этиловый спирт - 16, н-бутиловый спирт - 3, этилцеллозольв - 13, этилацетат - 16) C4,791H8,318O0,974 81,51 +4 +399 7,20244 1761,043 251,546 1,72 ЛВЖ 43154

22 Растворитель РМЛ-315 (ТУ 6-10-1013-70) (н-бутилацетат - 18, ксилол - 25, толуол - 25, н-бутиловый спирт - 15, этилцеллозольв - 17) C5,962H9,779O0,845 94,99 +16 +367 6,83653 1699,687 241,00 1,25 ЛВЖ 43154

Примечание. Взамен ГОСТ 3134-52 Постановлением Госстандарта СССР от 29.03.1978 № 856 с 1 января 1979 года введен в действие ГОСТ 3134-78.

23 Уайт-спирит (ГОСТ 3134-52) C10,5H21,0 147,3 > +33 +250 7,13623 2218,3 273,15 0,7 ЛВЖ 43966

Приложение 3

ЗНАЧЕНИЯ НИЗШЕЙ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ

ТВЕРДЫХ ГОРЮЧИХ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

Вещества и материалы Низшая теплота сгорания , МДж·кг-1

Бумага: разрыхленная 13,40

книги, журналы 13,40

книги на деревянных стеллажах 13,40

Древесина (бруски, W = 14%) 13,80

Древесина (мебель в жилых и административных зданиях, )13,80

Кальций (стружка) 15,80

Канифоль 30,40

Кинопленка триацетатная 18,80

Капрон 31,09

Карболитовые изделия 26,90

Каучук СКС 43,89

Каучук натуральный 44,73

Каучук хлоропреновый 27,99

Краситель жировой 5С 33,18

Краситель 9-78Ф п/э 20,67

Краситель фталоцианотен 4 «З» М 13,76

Ледерин (кожзаменитель) 17,76

Линкруст поливинилхлоридный 17,08

Линолеум: масляный 20,97

поливинилхлоридный 14,31

поливинилхлоридный двухслойный 17,91

поливинилхлоридный на войлочной основе 16,57

поливинилхлоридный на тканевой основе 20,29

Линопор19,71

Магний 25,10

Мипора17,40

Натрий металлический 10,88

Органическое стекло 27,67

Полистирол 39,00

Резина 33,52

Текстолит 20,90

Торф 16,60

Пенополиуретан24,30

Волокно штапельное 13,80

Волокно штапельное в кипе 40 x 40 x 40 см 13,80

Полиэтилен 47,14

Полипропилен 45,67

Хлопок в тюках  16,75

Хлопок разрыхленный 15,70

Лен разрыхленный 15,70

Хлопок + капрон (3:1) 16,20

Приложение 4

ЗНАЧЕНИЯ КРИТИЧЕСКИХ ПЛОТНОСТЕЙ ПАДАЮЩИХ ЛУЧИСТЫХ ПОТОКОВ

Материалы qкр, кВт·м-2

Древесина (сосна влажность 12%) 13,9

Древесно-стружечные плиты плотностью 417 кг·м-3 8,3

Торф брикетный 13,2

Торф кусковый 9,8

Хлопок волокно 7,5

Слоистый пластик 15,4

Стеклопластик 15,3

Пергамин 17,4

Резина 14,8

Уголь 35,0

Рулонная кровля 17,4

Картон серый 10,8

Декоративный бумажно-слоистый пластик, ГОСТ 9590-76 19,0

Декоративный бумажно-слоистый пластик, ТУ 400-1-18-64 24,0

Металлопласт, ТУ 14-1-4003-85 24,0

Металлопласт, ТУ 14-1-4210-86 27,0

Плитка древесно-волокнистая, ГОСТ 8904-81 13,0

Примечание. Взамен ГОСТ 10632-77 Постановлением Госстандарта СССР от 02.02.1989 № 13 с 1 января 1990 года введен в действие ГОСТ 10632-89.

Плитка древесно-стружечная, ГОСТ 10632-77 12,0

Плитка древесно-стружечная с отделкой «Полиплен», ГОСТ 21-29-94-81 12,0

Плитка древесно-волокнистая с лакокрасочным покрытием под ценные породы дерева, ГОСТ 8904-81 12,0

Плитка древесно-волокнистая с лакокрасочным покрытием под ценные породы дерева, ТУ 400-1-199-80 16,0

Винилискожа обивочная пониженной горючести, ТУ 17-21-488-84 30,0

Винилискожа, ТУ 17-21-473-84 32,0

Кожа искусственная «Теза», ТУ 17-21-488-84 17,9

Кожа искусственная «ВИК-ТР», ТУ 17-21-256-78 20,0

Кожа искусственная «ВИК-Т» на ткани 4ЛХ, ТУ 17-21-328-80 20,0

Стеклопластик на полиэфирной основе, ТУ 6-55-15-88 14,0

Лакокрасочные покрытия РХО, ТУ 400-1-120-85 25,0

Обои моющиеся ПВХ на бумажной основе, ТУ 21-29-11-72 12,0

Линолеум ПВХ однослойный, ГОСТ 14632-79 10,0

Линолеум алкидный, ГОСТ 19247-73 10,0

Линолеум ПВХ марки ТТН-2, ТУ 21-29-5-69 12,0

Линолеум ПВХ на тканевой основе, ТУ 21-29-107-83 12,0

Линолеум рулонный на тканевой основе 12,0

Линолеум ПВХ, ТУ 480-1-237-86: с применением полотна, ТУ 17-14-148-81 7,2

с применением полотна, ТУ 17-РСФСР-18-17-003-83 6,0

на подоснове «Неткол» 9,0

Дорожка прутковая чистошерстяная, ТУ 17-Таджикская ССР-463-84 9,0

Покрытие ковровое, прошивное, ОСТ 17-50-83, арт. 5867 22,0

Покрытие ковровое для полов рулонное «Ворсолон», ТУ 21-29-12-72 5,0

Покрытие ковровое иглопробивное «Мистра-1», ТУ 17-Эстонская ССР-266-80 6,0

Покрытие ковровое иглопробивное «Мистра-2», ТУ 17-Эстонская ССР-266-80 5,0

Покрытие ковровое иглопробивное «Авистра» 12,0

Покрытие ковровое иглопробивное «Вестра», ТУ 17-Эстонская ССР-551-86 5,0

Покрытие ковровое типа А, ТУ 21-29-35 арт. 10505 4,0

Сено, солома (при минимальной влажности до 8%) 7,0

Легковоспламеняющиеся, горючие и трудногорючие жидкости при температуре самовоспламенения, °C: 300 12,1

350 15,5

400 19,9

500 и выше 28,0

ЛИТЕРАТУРА

1. СП 12.13130.2009. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. М.: ВНИИПО, 2009. 27 с. Изменение № 1 к СП 12.13130.2009, утвержденное приказом МЧС России от 09.12.2010 г. № 643 и введенное в действие 01.02.2011 г.

2. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справ. изд.: в 2 кн./А.Н. Баратов [и др.]. М.: Химия, 1990. 496 с., 384 с.

3. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология. М: ОАО «ЦПП», 2010. 70 с.

4. Монахов В.П. Методы исследования пожарной опасности веществ. М.: Химия, 1980.

5. СП 7.13130.2013. Отопление, вентиляция и кондиционирование. Противопожарные требования, М.: ВНИИПО, 2009. 29 с.

6. Правила устройства электроустановок. 7-е изд. М.: Омега-Л, 2009. 268 с.

7. Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах, утвержденная приказом МЧС России от 10.07.2009 г. № 404. М.: ВНИИПО, 2009. 76 с.

(Изменения к методике утверждены приказом МЧС России от 14.12.2010 г. № 649).